Echando un vistazo a las estrategias de búsqueda de caminos del hipocampo en el cerebro
Experimentos en cinta rodante para determinar la frecuencia y el código de fase de CA1. Crédito: Instituto Coreano de Ciencia y Tecnología (KIST)
La búsqueda de rutas a destinos y el recuerdo de lugares especiales se rigen por una región del cerebro que funciona como un sistema de navegación GPS. Al tomar un nuevo camino por primera vez, las personas prestan atención a los puntos de referencia a lo largo del camino. Debido a este sistema de navegación neuronal, se vuelve más fácil encontrar destinos a lo largo del camino una vez que se ha navegado. Basándose en una variedad de experimentos con animales, los científicos han descubierto que las células del hipocampo son responsables de la percepción espacial y se activan en posiciones discretas del entorno, por lo que se denominan células de lugar. Sin embargo, aún no se comprende cómo las células de lugar almacenan memorias a largo plazo de ubicaciones y codifican posiciones particulares en el entorno.
El Instituto de Ciencia y Tecnología de Corea (KIST) anunció que el equipo de investigación dirigido por Sebastien Royer en el Instituto de Ciencias del Cerebro de KIST (BSI), en colaboración con un equipo de investigación de la Universidad de Nueva York (NYU), informa que colocar células en el hipocampo codifica la información espacial utilizando dos mecanismos de procesamiento de información distintos e intercambiables denominados código de tasa y código de fase, algo análogo al número y la disposición espacial de los códigos de barras. Además, el equipo de investigación descubrió que los circuitos neuronales paralelos y los mecanismos de procesamiento de la información se utilizan según la complejidad de los puntos de referencia a lo largo del camino.
Los equipos de investigación de KIST y NYU identificaron los principios fundamentales del procesamiento de la información en el hipocampo. realizando dos tipos de experimentos de exploración espacial. En el primer tipo de experimento, los investigadores utilizaron una caminadora con un cinturón largo en un ambiente espacial bien controlado para ratones, y entrenaron a los animales para correr en el cinturón secuencialmente a través de una sección libre de objetos y otra sección provista de objetos pequeños. . El segundo tipo de experimento se llevó a cabo con ratas alimentándose en una arena circular que estaba completamente vacía o llena de objetos. Para analizar la actividad neuronal, implantaron electrodos de sonda de silicio en CA1, la subregión que genera la salida principal del hipocampo, y en CA3, una subregión del hipocampo sospechosa de desempeñar un papel importante en la formación de la memoria espacial.
Los resultados de los dos experimentos fueron consistentes. Se encontró que el hipocampo utiliza diferentes circuitos neuronales y estrategias de procesamiento de información dependiendo de las condiciones ambientales. En los ambientes libres de objetos, un grupo de células ubicadas en la región superficial de CA1 tiende a estar activa y utiliza un código de frecuencia ya que la posición del animal se predice mejor mediante cambios en la frecuencia de los potenciales de acción descargados por neuronas individuales. Por el contrario, en un entorno complejo lleno de objetos, un grupo de células en la región profunda de CA1 tiende a estar activo y utiliza un código de fase, ya que la posición del animal se predice mejor por la sincronización de los potenciales de acción de una neurona en relación con el conjunto. de neuronas activas.
Mapas de tasa de activación (izquierda) y fase de pico (derecha) de células de lugar CA1 representativas mientras una rata exploraba un laberinto abierto y vacío. Crédito: Instituto Coreano de Ciencia y Tecnología (KIST)
Estos hallazgos sugieren que el circuito que usa el código de tasa está más fuertemente asociado con el suministro de información sobre el posicionamiento general y la percepción espacial, mientras que el circuito que usa el código de fase está más fuertemente asociado con recordar la ubicación precisa de un objeto y las relaciones espaciales. Aparte de esto, también se analizó la contribución respectiva de las entradas de CA3 y la corteza entorrinal. Se sabe que la subregión CA1 recibe información tanto de la región CA3 como de la corteza entorrinal. En este estudio, basado en las diferencias en las oscilaciones gamma de la red rápida, los investigadores encontraron que las células CA1 superficiales reciben información principalmente de CA3 en entornos simples, mientras que las células CA1 profundas reciben información principalmente de la corteza entorrinal en entornos complejos.
Sebastien Royer, investigador principal de KIST, dijo: «Este estudio mejora nuestra comprensión sobre cómo el hipocampo procesa la información, lo cual es un paso crítico para comprender los mecanismos generales de la memoria. Tal comprensión de nivel básico eventualmente ayudará al desarrollo de tecnologías para el diagnóstico y tratamiento de trastornos cerebrales relacionados con la lesión del hipocampo, como la demencia de Alzheimer, la amnesia y el deterioro cognitivo, y podrían inspirar el desarrollo de alguna IA».
El equipo de investigación encabezado por Sebastien Royer, Ph. .D. ha ido ampliando gradualmente la comprensión del almacenamiento y procesamiento de información en áreas del cerebro relacionadas con la memoria utilizando diversos enfoques. En un estudio que combina experimentos con ratones y modelos de redes neuronales publicado el año pasado en la revista Nature Communications, el mismo equipo identificó el proceso por el cual las células granulares en la región de la circunvolución dentada del hipocampo desarrollan un mapeo uniforme del espacio durante el aprendizaje espacial.
Los hallazgos del estudio se publicaron en el último número de la revista académica internacional Neuron.
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Los científicos descubren un circuito cerebral que señala la dirección y la distancia de los límites en el entorno Más información: Farnaz Sharif et al, Subcircuits of Deep and Superficial CA1 Place Cells Support Efficient Codificación espacial en entornos heterogéneos, Neuron (2020). DOI: 10.1016/j.neuron.2020.10.034 Información de la revista: Nature Communications , Neuron
Proporcionado por el Consejo Nacional de Investigación de Ciencia y Tecnología Cita: Peeking at the estrategias de búsqueda de caminos del hipocampo en el cerebro (2021, 15 de febrero) recuperado el 30 de agosto de 2022 de https://medicalxpress.com/news/2021-02-peeking-pathfinding-strategies-hippocampus-brain.html Este documento está sujeto a derechos de autor . Aparte de cualquier trato justo con fines de estudio o investigación privados, ninguna parte puede reproducirse sin el permiso por escrito. El contenido se proporciona únicamente con fines informativos.