Neurocientíficos identifican motivos de circuitos cerebrales que respaldan la memoria a corto plazo
Figura 1 Método completamente óptico. Se colocó con precisión un rayo láser (líneas magenta) en las neuronas de interés, lo que provocó que esas neuronas se activaran (sombreado amarillo). Al observar los cambios en el circuito circundante, los investigadores pudieron inferir la presencia de conexiones efectivas. Crédito: Daie, Svoboda y Druckmann.
Los seres humanos tienen la capacidad innata de almacenar información importante en su mente durante cortos períodos de tiempo, una capacidad conocida como memoria a corto plazo. En las últimas décadas, numerosos neurocientíficos han tratado de comprender cómo los circuitos neuronales almacenan recuerdos a corto plazo, ya que esto podría conducir a enfoques para ayudar a las personas cuya memoria está fallando y ayudar a diseñar intervenciones para mejorar la memoria.
Investigadores de Stanford y del Campus de Investigación Janelia del Instituto Médico Howard Hughes han identificado recientemente motivos de circuitos neuronales relacionados con la forma en que los seres humanos almacenan recuerdos a corto plazo. Sus hallazgos, publicados en Nature Neuroscience, sugieren que los circuitos neuronales relacionados con la memoria contienen módulos conectados de forma recurrente que mantienen de forma independiente una actividad selectiva y continua.
«La memoria a corto plazo es de aproximadamente 10 segundos, por ejemplo, si necesitaba recordar un número de teléfono mientras buscaba un bolígrafo para escribir el número», dijo a Medical Xpress Kayvon Daie, uno de los investigadores que llevó a cabo el estudio. «Sin embargo, las neuronas individuales son muy olvidadizas, ya que solo pueden recordar sus entradas durante unos 10 milisegundos. Se ha planteado la hipótesis de que si dos neuronas olvidadizas se conectaran entre sí, podrían recordarse continuamente lo que se suponía que debían recordar. de modo que el circuito ahora puede contener información durante muchos segundos».
El objetivo principal del estudio realizado por Daie y sus colegas Karel Svoboda y Shaul Druckmann fue comprender cómo las neuronas codifican los recuerdos a corto plazo. Por ejemplo, querían determinar si dos neuronas conectadas entre sí intercambian información que los humanos intentan recordar, lo que permite que un circuito neuronal almacene esta información durante varios segundos. Los investigadores probaron esta idea midiendo las interacciones entre diferentes neuronas.
Si bien la idea de que las neuronas que almacenan recuerdos están conectadas existe desde hace algún tiempo, probarla experimentalmente ha resultado bastante desafiante. Para probarlo, los investigadores primero necesitarían identificar las neuronas que almacenan recuerdos y luego medir su conectividad. Para ello, Daie y sus colegas emplearon métodos desarrollados recientemente que permiten a los científicos registrar y manipular la actividad neuronal con altos niveles de precisión usando luz.
«Usando una serie de técnicas desarrolladas recientemente, pudimos activar neuronas específicas y luego observar cómo esas neuronas influyen en el resto del circuito», dijo Daie. «Nuestra predicción fue: si estimulamos una neurona de memoria, deberíamos ver una mayor actividad en las neuronas de memoria vecinas».
Figura 2: Ejemplo de experimento de fotoestimulación. (Izquierda) Mapa de la actividad de la red durante el período de memoria. Las neuronas están codificadas por colores para reflejar su actividad durante el período de memoria. Después de caracterizar la actividad de la red, los investigadores seleccionaron un grupo de neuronas que eran selectivas para la memoria tipo 1 (círculos negros). (Derecha) Cambio en la actividad después de la fotoestimulación. Las neuronas objetivo muestran aumentos de gran amplitud en su actividad (píxeles amarillos), pero también observamos muchos cambios en la red circundante que reflejan interacciones entre la población estimulada y no estimulada. Crédito: Daie, Svoboda y Druckmann.
Las observaciones experimentales reunidas por Daie y sus colegas se alinearon con sus predicciones. Además de confirmar que las neuronas de la memoria están conectadas entre sí, sus hallazgos sugieren que están organizadas en grupos.
«Descubrimos que las neuronas tendían a estar conectadas en grupos», dijo Druckmann. «Esto significa que el circuito estaba compuesto por muchos grupos o módulos independientes, cada uno de los cuales podía almacenar memorias a corto plazo de forma independiente. Nuestra hipótesis es que una arquitectura de circuito de este tipo podría ser útil para hacer que el almacenamiento de memoria sea más confiable».
En sus experimentos, Daie y sus colegas solo activaron grupos de 8 neuronas dentro de un circuito compuesto por 100.000 neuronas. No obstante, los investigadores descubrieron que la activación de estos grupos de neuronas aún provocaba cambios en el comportamiento de los animales.
«Esencialmente, pudimos modificar la memoria a corto plazo del ratón activando una pequeña fracción de las neuronas del ratón. «, dijo Daie. «También descubrimos que había una relación contraria a la intuición entre la actividad de las neuronas estimuladas y el comportamiento de los animales».
El reciente estudio realizado por este equipo de investigadores ofrece una nueva perspectiva valiosa sobre el papel de las neuronas. motivos de circuito en los procesos de memoria a corto plazo. En sus estudios futuros, a Daie y sus colegas les gustaría identificar formas de predecir qué recuerdos se alterarán cuando se activen neuronas específicas. Además, planean explorar formas de modificar recuerdos más complejos y elaborados.
«Nos sorprendió que la activación de neuronas que parecían estar relacionadas con un recuerdo en realidad terminara impulsando la acción opuesta», dijo Daie. «Si bien pudimos predecir cuándo podría suceder esto al observar los cambios que implementamos en la red en general, el cerebro real resultó ser más complejo que nuestro pensamiento inicial de que impulsar las neuronas relacionadas con un recuerdo siempre impulsará el comportamiento hacia ese recuerdo».
Explore más
El modelo computacional revela cómo el cerebro gestiona los recuerdos a corto plazo. Más información: La fotoestimulación dirigida descubre motivos de circuitos que respaldan la memoria a corto plazo. Neurociencia de la naturaleza (2021). DOI: 10.1038/s41593-020-00776-3. Información de la revista: Nature Neuroscience
2021 Science X Network
Cita: Los neurocientíficos identifican motivos de circuitos cerebrales que respaldan la memoria a corto plazo (2021, 18 de marzo) recuperado el 30 de agosto de 2022 de https://medicalxpress.com/news/2021-03-neuroscientists-brain-circuit-motifs-short-term.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.