IDIBAPS, Institut d'Investigacions Biomèdiques August Pi i Sunyer

Principals línies de recerca

Mecanismes de generació i control de l'activitat elèctrica en xarxes neuronals, concretament a l'escorça cerebral.

Mecanismes hipocampals i subiculars de processament espacial.

Mecanismes de sincronització de l'activitat neuronal en xarxes corticals.

Mecanismes de les xarxes corticals distribuïdes implicats en l'atenció selectiva, la memòria de treball i el control executiu.

Codificació del motor simple (moviment del cap, accionar palanques) mitjançant agrupacions estriatals.

Mecanisme de transferència d'informació entre xarxes.

Efecte dels cannabinoides en eixos d'alt voltatge.

Utilització de la realitat virtual en les neurociències, en el context de l'l'EVENT Lab (Entorns Virtuals en Neurociències i Tecnologia) en col•laboració amb Mel Slater (Universitat de Barcelona).

Efecte de les intervencions de comportament en la regulació epigenètica dels processos implicats en les malalties cròniques i relacionades amb l’envelliment.

1. Xarxes corticals i EVENT Lab(Entorns Virtuals en Neurociències i Tecnologia). Encapçalada per la Dra. Maria Victòria Sánchez (IDIBAPS)
La connectivitat neuronal i les propietats cel•lulars i sinàptiques determinen i donen forma a l'activitat de la població emergent (espontània o invocada) generada per les xarxes neuronals. Al mateix temps,aquesta activitat té efectes en la xarxa, atès que regula mecanismes rellevants com la plasticitat sinàptica. Ens interessen diversos aspectes de l'activitat generada: els mecanismes que la regulen, la informació que codifica i les conseqüències que la presència d'aquesta activitat té en la xarxa.

L'impacte que els diversos processos cel•lulars (per exemple, l'activació del canal iònic) exerceixen en l'activitat resultant a la xarxa sol ser no intuïtiu i imprevisible, la qual cosa obliga a utilitzar un enfocament teòric i experimental.

Pelque fa a la informació codificada per l'activitat de la xarxa, hem treballat en diverses modalitats sensorials (visual, tàctil, auditiva) i actualment ens interessa especialment el processament espacial que es produeix al complex hipocampal.

Finalment, la integració de la informació cortical que dóna lloc a la representació corporal i la combinació d'interfícies cervell-ordinador i realitat virtual per tal de comprendre aquests processos és una altra línia de recerca del nostre grup com a part de l'EVENT Lab (www.event-lab.org).

Per a més informació: www.sanchez-vives.org

2. Neurobiologia teòrica de les xarxes corticals.Encapçalada pel Dr. Albert Compte (IDIBAPS)
Les nostres recerques van adreçades a aclarir quins són els mecanismes que operen en el microcircuit cortical per portar a terme computacions rellevants per al comportament. Les eines que utilitzem són models de xarxes corticals implementats a l'ordinador que busquen en tot moment la plausibilitat biològica i eines d'anàlisi de dades tècnicament sofisticades. Treballem paral•lelament en dos nivells: d'una banda, modelem l'activitat del microcircuit cortical per tal d'entendre i quantificar els mecanismes responsables de la generació d'activitat poblacional en el circuit i, de l'altra, estudiem les bases fisiològiques de les capacitats cognitives com la memòria de treball i l'atenció selectiva i llur disfunció en malalties psiquiàtriques.

Per a més informació:complab.fcrb.es


3. Fisiologia de xarxes dels ganglis basals i regulació mitjançant cannabinoides. Encapçalada pel Dr. David Robbe (IDIBAPS)
L'objectiu principal del laboratori és comprendre com es processen les informacions cognitives i motores sensitives (corticals) en els ganglis basals, un grup de nuclis subcorticals essencials per a la coordinació motora i la formació d'hàbits i implicats en la malaltia de Parkinson i l'addicció. Sorprenentment, l'excel•lent descripció de les característiques anatòmiques dels ganglis basals (GB) ha portat a dos models oposats del processament tipus que aquests porten a terme. En el primer model, els ganglis basals s'han modelat com a canals independents de processament de la informació, mentre que en l'altre se suposa que actuen com a integradors d'entrades corticals. Per abordar aquesta controvèrsia utilitzem tècniques de registre electrofisiològiques a gran escala (sondes de silici, tètrodes) en el curs de tasques motores específiques, en combinació amb eines analítiques avançades i pertorbació farmacològica (cannabinoides).

neuro.fcrb.es/BasalGangLab/RobbeLab/Welcome.html

4. Neuroepigenetics lab. Encapçalada per Perla Kaliman (IDIBAPS)
It is now accepted that brain networks and genetic information in adults are both sensitive and responsive to experience. An increasing number of studies in animal models are starting to show that behavioral interventions can induce changes in epigenetic codes in the nervous system that may be critical for synaptic plasticity and complex processes such as memory, learning and stress resistance. In this context, our research is aimed at identifying behavioral-induced molecular biomarkers associated with adaptive psychological and physiological changes. Accordingly, we investigate the effect of behavioral interventions (e.g. voluntary exercise and enriched environment in rodents and mindfulness-based stress reduction trainings in humans) on the epigenetic regulation of processes such as oxidative stress and inflammation, which are at the root of most chronic and aging-related diseases.

5.Cortical Circuit Dynamics Group. Encapçalada pel Dr. Jaime de la Rocha (IDIBAPS)
The main focus of our research is the study of the circuit mechanisms underlying perception and decision making. In particular we are interested in the neural basis of auditory representation and its dependence on brain state and other contextual variables. We investigate the generation of ongoing cortical activity, its impact on perception and guiding decisions. We are particularly interested in the variability and co-variability observed in the sensory-evoked responses of cortical neurons, the mechanisms which generate them and their role in a neural code. We combine population cortical recordings in rats, quantitative analysis and computational modeling to address these questions.

Per a més informació:neuro.fcrb.es/delaRochaLab

6. Laboratory of Dendritic computation. Headed by Enrique Perez Garci (IDIBAPS)
It is becoming clear now that dendrites can be considered as active excitable entities which can be subject to modulation by different neurotransmitters (Dendritic Neuromodulation). With the emergence of imaging and electrophysiological approaches to study dendritic physiology, I believe the field is poised to explore the fundamentals of dendritic computation. With this in mind, I aim to take advantage of these developments and combined them with pharmacological and molecular biological tools, to get a more detailed picture of the impact of interacting sub-cellular dendritic regions and their modulation for determining the firing output of the neuron.
The apical tuft of layer 5 pyramidal neurons is innervated by a large number of inhibitory inputs with unknown functions. Inhibitory postsynaptic potentials (IPSPs) evoked by distal GABAergic terminals have little or no direct impact on the somato-axonic compartment of the neuron. A possible role for these inhibitory inputs is to modulate the so called Na+-Ca2+ spikes that occur in the apical tuft. My research work focuses on the molecular mechanisms by which GABA mediates the inhibition of such regenerative processes. In particular, activation of metabotropic GABAb receptors exerts an inhibitory control of dendritic spikes by means of a very refined molecular machinery.
Research Techniques

• Simultaneous whole-cell recordings along the somato-dendritic axis of layer 5 pyramidal neurons using the in vitro slice preparation
• Ca2+ fluorescence recordings
• Pharmacology