Observando el cerebro Recuerda

Neuronas activas en un telencéfalo de pez cebra. Adaptado de AOKI ET AL. Los cerebros transparentes del pez cebra, en combinación con una proteína fluorescente expresada en el cerebro en respuesta a la actividad neuronal, han permitido a los investigadores un vistazo a la memoria en acción. La investigación, publicada hoy (16 de mayo) en Neuron, identificó áreas del cerebro que desempeñan un papel en el almacenamiento de recuerdos a largo plazo y proporciona una nueva herramienta para estudiar los procesos subyacentes a la formación, el almacenamiento y la memoria. recuperación. 

“Es’un documento maravilloso” dijo Robert Gerlai, un neurocientífico de la Universidad de Toronto que no participó en la investigación. El hecho mismo de que los investigadores hayan podido probar de manera concluyente, en un vertebrado, que la activación neuronal específica se deba a un proceso de recuerdo de la memoria es «enorme», agregó.

Los neurocientíficos del comportamiento se han esforzado por comprender los procesos de múltiples pasos involucrados en el aprendizaje y la memoria, explicó Gerlai. Evidencia que vincula directamente la recuperación de un…

La transparencia del tejido cerebral del pez cebra convierte a los animales en modelos ideales para estudiar la actividad neuronal. En la última década, los investigadores han comenzado a apreciar que los cerebros de los peces crean y almacenan recuerdos de una manera notablemente similar a los cerebros de los mamíferos, lo que sugiere que los genes importantes en el aprendizaje y la memoria en los peces tienen homólogos de mamíferos que realizan tareas similares. Otra ventaja para la investigación de la memoria es el hecho de que, durante el desarrollo, los tubos neurales de los peces se pliegan hacia afuera en lugar de hacia adentro como los cerebros de los mamíferos, por lo que áreas importantes enterradas profundamente en los cerebros de los mamíferos se ubican en la superficie del cerebro de los peces, señaló Hitoshi Okamoto, neurocientífico del comportamiento. en el Instituto de Ciencias del Cerebro RIKEN de Japón.

Para estudiar los procesos de la memoria con más detalle, Okamoto y su equipo entrenaron al pez cebra para nadar hacia diferentes lados de un tanque en respuesta a luces de diferentes colores. Utilizaron una línea transgénica de pez cebra cuyos cerebros expresan una proteína fluorescente lo suficientemente brillante como para ser detectada a través de las finas capas de tejido que rodean el cráneo del pez. La fluorescencia se atenúa en presencia de calcio, que inunda las neuronas aproximadamente un segundo después de la activación. Las disminuciones en la fluorescencia, visualizadas mediante microscopía confocal, significan que el área del cerebro se utiliza cuando los peces recuperan sus recuerdos en respuesta a las luces de colores. La estrategia es similar a una resonancia magnética funcional, excepto que la resolución es mucho más alta incluso en las células individuales, explicó Francesco Battaglia, neurocientífico del Centro de Neurociencia Donders en los Países Bajos, que no participó en la investigación.

El pez cebra se enteró por primera vez de que una luz roja presagiaba una descarga eléctrica, de la que podían escapar nadando hacia el otro lado del tanque. A los 30 minutos o 24 horas después del entrenamiento, los investigadores probaron su recuperación de la memoria inmovilizando a los peces con un relajante muscular y mostrándoles una luz roja. Solo en peces entrenados a los que se les dio un día de descanso antes de la prueba, los investigadores observaron una entrada de calcio en el telencéfalo, una región del cerebro que se correlaciona con la corteza de los mamíferos donde se almacenan los recuerdos a largo plazo. Los resultados sugieren que los peces estaban accediendo a la memoria conductual de alejarse nadando del impacto anticipado.

Si se extrajo el telencéfalo un día antes de entrenar al pez cebra, el pez evaluado 24 horas después del entrenamiento no recordaba nadar lejos de la luz. Pero los peces analizados solo 30 minutos después del entrenamiento aún conservaban su aversión a la luz roja como un recuerdo a corto plazo y se alejaron nadando con éxito.

El pez cebra abre muchas vías diferentes para la exploración genética mucho más difícil de hacer. en ratón o rata, dijo Battaglia. Ahora tenemos un modelo de lo que sucede en una sola célula que podemos manipular con técnicas genéticas.

La técnica actual no es lo suficientemente sensible para identificar áreas importantes para la formación de la memoria, pero Okamoto planea actualizar su técnica para microscopía de dos fotones. En esta estrategia, la señal fluorescente se dispersa menos a través del tejido, lo que permite la detección de cambios de calcio más pequeños aún más profundos dentro del cerebro. Esto también puede permitir que su equipo identifique conjuntos específicos de neuronas involucradas en guiar comportamientos particulares, dijo.

Gerlai espera que la nueva tecnología permita a los investigadores seguir el curso completo desde la formación de la memoria hasta el almacenamiento y la recuperación. . No es trivial, reconoció, pero ahora tenemos las herramientas.

T. Aoki et al., Imaging of Neural Ensemble for the Retrieval of a Learn Behavioral Program, Neuron, 78:1-14, 2013.

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