Los recuerdos pueden distorsionar el GPS del cerebro
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En la década de 1970, los científicos descubrieron que ciertas neuronas en el hipocampo, un área del cerebro involucrada en el aprendizaje y la memoria, se activarían en respuesta a ubicaciones particulares. Se les llamó «células de lugar» explica Charlotte Boccara, investigadora de la Universidad de Oslo. “Se consideraron importantes para la representación espacial. . . un poco como el ‘Usted está aquí’ señal’ en un mapa».
Pero no fue hasta 2005 que los investigadores descubrieron las células de la cuadrícula del cerebro, que creían que funcionaban como ese mapa. Estas células, que se encuentran adyacentes al hipocampo en la corteza entorrinal medial (MEC), se autoorganizan en un patrón de hexágonos que sirven como coordenadas para ayudar a los animales a comprender su entorno y las señales de nuestras células de lugar.
Un par de estudios publicados hoy (28 de marzo) en Science sugiere que este mapa puede no ser tan rígido como se pensaba. Los experimentos…
Estos son estudios maravillosos, dice Gyrgy Buzski, un neurocientífico de la Universidad de Nueva York que no participó en ninguno de ellos. Cuando las ideas convergen desde múltiples y diferentes direcciones, y convergen y llegan a la misma conclusión, el resultado siempre es más sólido.
Ver Desmitificando el GPS del cerebro
En el primer estudio, Boccara , entonces investigadora del Instituto de Ciencia y Tecnología de Austria, y su equipo colocaron ratas una por una en un laberinto de tablas de queso, una tabla plana llena de agujeros. Escondieron tres recompensas de comida en diferentes agujeros y luego esparcieron polvo de comida sobre toda la superficie para que las ratas no pudieran olfatear el camino hacia la recompensa. Las ratas exploraron el laberinto hasta que encontraron los premios y repitieron la tarea hasta que aprendieron a ir directamente a la comida en lugar de buscar comida. Al día siguiente, los investigadores realizaron el mismo experimento pero cambiaron la ubicación de las recompensas.
Durante la tarea, el equipo registró la actividad de las neuronas en el MEC y en el hipocampo. A medida que las ratas aprendieron dónde encontrar las recompensas, el patrón de actividad en las cuadrículas cambió. Si, por ejemplo, la recompensa hubiera estado en el lado derecho de las ratas, la actividad neuronal aumentaba en el lado derecho de la rejilla.
Deformaba la rejilla, un poco como un agujero negro que succionaría los nodos de la cuadrícula hacia él, dice Boccara. Las celdas de la cuadrícula integran una gran cantidad de información que no es puramente espacial.
Dice que se sorprendió al ver que las celdas de la cuadrícula permanecían distorsionadas al día siguiente, pero las celdas del lugar parecían ser más plásticas y volvían a su estado original. patrones originales.
Un diagrama de celdas de cuadrícula que se distorsionan en la dirección de una recompensa aprendidaImagen cortesía de Charlotte Boccara
Muy lejos, en la Universidad de Stanford, la neurobióloga Lisa Giocomo y su equipo se preguntaron si estos mismos las celdas de cuadrícula también podrían integrar y codificar información que venía junto con la ubicación geográfica de una recompensa, como un sonido que significa que se acercaba comida. recinto similar al laberinto de queso para cereales dispersos al azar. En la primera versión del experimento, las ratas se colocaron en una caja negra para alimentarse. Luego, deambularon alrededor de una caja blanca idéntica en la misma posición en la misma habitación. En la caja blanca buscaron comida hasta que escucharon un tono que, después de varias pruebas, aprendieron que indicaría que una recompensa de comida había aparecido en un lugar particular sin marcar en la caja.
Como una control, algunas ratas que buscaban comida en la caja blanca escucharon un tono pero no recibieron una recompensa de comida.
En las ratas que aprendieron a recordar la señal auditiva y la ubicación de la recompensa, el patrón de actividad de las celdas girado y deformado. Estos cambios solo ocurrieron en las ratas que aprendieron que el tono indicaba comida.
La sola presencia de esta tarea fue suficiente para evocar básicamente un mapa del espacio completamente nuevo, dice Giocomo. Eso fue muy sorprendente para mí.
Las cuadrículas no estaban distorsionadas de la misma manera que en el primer estudio, pero cambiaron de una manera que indicaría que el animal estaba creando un nuevo mapa del espacio, dice Giocomo. Eran el mismo tipo de cambios que verías si un animal entrara, por ejemplo, en una habitación totalmente diferente. Solo vimos eso cuando los animales tuvieron que participar en esta navegación dirigida a un objetivo. estaban más cerca de la zona de recompensa. La actividad celular en el hipocampo, que solo se midió en el primer estudio, también aumentó.
Lo notable de estos documentos es que esa estructura rígida que se observa típicamente cuando se registran estas células en realidad es algo maleable, dice Alexander Johnson, un investigador de neurociencia conductual de la Universidad Estatal de Michigan que no participó en los estudios. Él dice que ambos experimentos sugieren que estas llamadas celdas de rejilla son mucho más plásticas de lo que pensábamos originalmente. . . . Cambia según los objetivos dentro del entorno.
Estudios futuros explorarán cómo la información podría consolidarse durante el sueño, cómo diferentes mapas espaciales podrían superponerse entre sí y los efectos de diferentes tipos de recompensas o incluso disuasivos en la cuadrícula.
Buzsaki agrega que espera que haya muchos más de estos experimentos, que reunirán múltiples modalidades y más variaciones y muchas más tareas en el mismo animal.
C. Boccara et al.,El mapa cognitivo entorrinal se siente atraído por las metas, Science, 363:1443447, 2019.
WN Butler et al., Las ubicaciones de recompensas recordadas reestructuran los mapas espaciales entorrinales, Science, 363:1447452, 2019.
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