Doppler ultrarrápido y ultrasonido funcional para cuantificación de volumen sanguíneo y estudio de conectividad cerebral en ratones Trembler-J, modelo de la neuropatía Charcot-Marie-Tooth-1E

Las técnicas de imagenología han resultado fundamentales para comprender los procesos funcionales y la compleja dinámica cerebral. La imagenología por ultrasonido Doppler Ultrarrápido ha demostrado ser una potente herramienta para analizar la neurovasculatura, al permitir medir los cambios en volumen sanguíneo relacionados a la actividad neuronal. Esta técnica, aplicada a evaluar las variaciones temporales del volumen sanguíneo en regiones cerebrales se denomina Ultrasonido Funcional (fUS). El fUS permite caracterizar la dinámica neurovascular asociada a funciones específicas del cerebro, como lo son la respuesta a un estímulo sensorial y los procesos intrínsecos que se generan en la ausencia de estímulos externos. En esta tésis, utilizamos fUS para realizar una novedosa caracterización de la respuesta neurovascular a un estímulo y estudiar la conectividad cerebral para ratones WildType (WT), considerados sanos y usados como control, y ratones Trembler-J (TrJ), modelo asociado a la neuropatía Charcot-Marie-Tooth-1E (CMT-1E). En particular, utilizamos fUS para construir y analizar las redes funcionales del cerebro (RFC) de los ratones WT y TrJ en dos estados: de reposo, correspondiente al animal sedado sin estímulo externo específico, y bajo  estímulo, donde el animal recibe un patrón periódico de estimulación sensorial por medio de la vía de los bigotes. Pudimos comprobar que en el modelo TrJ la respuesta cerebral bajo estímulo se manifiesta de forma diferente que en el modelo WT de ratón sano, lo que sugiere una afección de la vía sensorial a causa de la enfermedad. También encontramos un comportamiento diferencial en las RFC de ambos modelos murinos a nivel del sistema nervioso central y periférico. Ambos hallazgos resultan particularmente relevantes ya que la neuropatía CMT-1E es considerada una afección exclusivamente periférica. Por lo tanto, el trabajo de esta tesis representa un aporte interdisciplinario, original y valioso, que abre nuevas perspectivas para la comprensión de los mecanismos subyacentes en el fenotipo clínico TrJ. Además, representa el primer desarrollo de la técnica de fUS a nivel nacional y regional, abriendo nuevas posibilidades de colaboración interdisciplinar en estudios neurológicos.

Imaging techniques have been essential to understand the brain's complex dynamics and functional processes. In particular, Ultrafast Ultrasound Doppler imaging has proven to be a powerful tool to analyze the neurovasculature, given that it can measure changes in the
cerebral blood volume (CBV) due to neuronal activity. This technique applied to study the temporal variations of the CBV in specific brain regions is known as functional Ultrasound (fUS). The fUS allows to characterize the neurovascular dynamics associated with specific functions of the brain, such as the response to a sensory stimulus or mind wandering that emerges in the absence of external stimulation. In this thesis, we use fUS to study the functional connectivity of WildType (WT) mice, which constitute a healthy animal model that we use as control group, and Trembler-J (TrJ) mice, a model for the Charcot-Marie-Tooth-1E (CMT-1E) neuropathy. Specifically, we construct and analyze brain functional networks (BFN) in WT and TrJ mice during two functional states: resting state, which corresponds to the sedated animal without specific external stimulus, and under stimulation, which corresponds to applying a periodic stimulation pattern to the mice's whiskers. We show that in TrJ mice, the brain response to the stimulus is different than in WT mice, which suggests an alteration in the whisker sensory path due to the CMT-1E disease. We also find differences between the BFN of both animal models in the central and peripheral nervous system. These findings are significant, since the CMT-1E has been exclusively described as a peripheral disease. Overall, this work is an original, interdisciplinary, and valuable contribution, presenting new ways to understand the underlying mechanisms of the clinic TrJ phenotype. Moreover, this is the first local and regional work implementing fUS and using it for neurological studies, paving the way for the creation of new interdisciplinary collaborations.