Neurocientíficos encuentran células de memoria que nos ayudan a interpretar situaciones nuevas

Crédito: CC0 Public Domain

Imagina que te encuentras con un amigo para cenar en un nuevo restaurante. Puede probar platos que no ha probado antes, y su entorno será completamente nuevo para usted. Sin embargo, su cerebro sabe que usted ha tenido experiencias similares al examinar un menú, pedir aperitivos y derrochar en el postre son cosas que probablemente haya hecho cuando cenaba fuera.

Los neurocientíficos del MIT ahora han identificado poblaciones de células que codifican cada uno de estos segmentos distintivos de una experiencia general. Estos fragmentos de memoria, almacenados en el hipocampo, se activan cada vez que tiene lugar un tipo de experiencia similar y son distintos del código neuronal que almacena recuerdos detallados de una ubicación específica.

Los investigadores creen que este tipo del «código de eventos», que descubrieron en un estudio con ratones, puede ayudar al cerebro a interpretar situaciones nuevas y aprender nueva información usando las mismas células para representar experiencias similares.

«Cuando encuentras algo nuevo, hay algunos estímulos realmente nuevos y notables, pero ya sabes bastante sobre esa experiencia en particular, porque es un tipo de experiencia similar a la que ya has tenido antes», dice Susumu Tonegawa, profesor de biología y neurociencia en RIKEN. -Laboratorio de Genética de Circuitos Neurales del MIT en el Instituto Picower para el Aprendizaje y la Memoria del MIT.

Tonegawa es el autor principal del estudio, que aparece hoy en Nature Neuroscience. Chen Sun, estudiante de posgrado del MIT, es el autor principal del artículo. El estudiante graduado de la Universidad de Nueva York, Wannan Yang, y el asociado técnico del Instituto Picower, Jared Martin, también son autores del artículo.

Abstracción de codificación

Está bien establecido que ciertas células en el hipocampo del cerebro son especializado para almacenar recuerdos de lugares específicos. La investigación en ratones ha demostrado que dentro del hipocampo, las neuronas llamadas células de lugar se activan cuando los animales están en un lugar específico, o incluso si están soñando con ese lugar.

En el nuevo estudio, el equipo del MIT quería investigar si el hipocampo también almacena representaciones de elementos más abstractos de una memoria. Es decir, en lugar de activarse cada vez que ingresa a un restaurante en particular, estas células podrían codificar «postre», sin importar dónde lo esté comiendo.

Para probar esta hipótesis, los investigadores midieron la actividad en las neuronas del región CA1 del hipocampo del ratón mientras los ratones corrían repetidamente un laberinto de cuatro vueltas. Al final de cada cuarta vuelta, los ratones recibieron una recompensa. Como era de esperar, los investigadores encontraron células de lugar que se encendían cuando los ratones llegaban a ciertos puntos a lo largo de la pista. Sin embargo, los investigadores también encontraron conjuntos de células que estaban activas durante una de las cuatro vueltas, pero no las demás. Alrededor del 30 por ciento de las neuronas en CA1 parecían estar involucradas en la creación de este «código de evento».

«Esto nos dio la idea inicial de que además de un código para el espacio, las células en el hipocampo también se preocupan por este discreto parte de la experiencia llamada vuelta 1, o esta parte discreta de la experiencia llamada vuelta 2, o vuelta 3 o vuelta 4», dice Sun.

Para explorar más esta idea, los investigadores entrenaron ratones para correr un cuadrado laberinto en el día 1 y luego un laberinto circular en el día 2, en el que también recibieron una recompensa después de cada cuarta vuelta. Descubrieron que las células del lugar cambiaron su actividad, reflejando el nuevo entorno. Sin embargo, se activaron los mismos conjuntos de celdas específicas de vuelta durante cada una de las cuatro vueltas, independientemente de la forma de la pista. La actividad de las celdas de codificación de vueltas también se mantuvo constante cuando las vueltas se acortaron o alargaron aleatoriamente.

«Incluso en las nuevas ubicaciones espaciales, las celdas aún mantienen su codificación para el número de vuelta, lo que sugiere que las celdas que codificaban para una vuelta cuadrada 1 ahora se ha transferido al código de una vuelta circular 1», dice Sun.

Los investigadores también demostraron que si usaban optogenética para inhibir la entrada sensorial de una parte del cerebro llamada entorrinal medial corteza (MEC), no se produjo la codificación de vueltas. Ahora están investigando qué tipo de información proporciona la región MEC para ayudar al hipocampo a crear recuerdos que consisten en fragmentos de una experiencia.

Dos códigos distintos

Estos hallazgos sugieren que, de hecho, cada vez que cena, se activan células de memoria similares, sin importar dónde o qué esté comiendo. Los investigadores teorizan que el hipocampo contiene «dos códigos manipulables mutuamente e independientemente», dice Sun. Uno codifica cambios continuos en la ubicación, el tiempo y la información sensorial, mientras que el otro organiza una experiencia general en fragmentos más pequeños que encajan en categorías conocidas como aperitivo y postre.

«Creemos que ambos tipos de códigos del hipocampo son útiles, y ambos son importantes», dice Tonegawa. “Si queremos recordar todos los detalles de lo que pasó en una experiencia específica, los cambios que ocurrieron momento a momento, entonces el monitoreo continuo es efectivo. Pero por otro lado, cuando tenemos una experiencia más larga, si lo pones en fragmentos y recordar el orden abstracto de los fragmentos abstractos, eso es más efectivo que monitorear este largo proceso de cambios continuos».

Tonegawa y Sun creen que las redes de células que codifican fragmentos de experiencias también pueden ser útiles para un tipo de aprendizaje llamado aprendizaje de transferencia, que le permite aplicar el conocimiento que ya tiene para ayudarlo a interpretar nuevas experiencias o aprender cosas nuevas. El laboratorio de Tonegawa ahora está trabajando para tratar de encontrar poblaciones de células que puedan codificar estos conocimientos específicos.

Explore más

Cómo codifica el cerebro el tiempo y el lugar Más información: Las neuronas del hipocampo representan eventos como unidades transferibles de experiencia, Nature Neuroscience (2020). DOI: 10.1038/s41593-020-0614-x , nature.com/articles/s41593-020-0614-x Información de la revista: Nature Neuroscience

Proporcionado por el Instituto Tecnológico de Massachusetts Cita: Los neurocientíficos encuentran células de memoria que nos ayudan a interpretar nuevas situaciones (6 de abril de 2020) recuperado el 31 de agosto de 2022 de https://medicalxpress.com/news/2020-04-neuroscientists-memory-cells-situations.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.