Neurocientíficos identifican un circuito cerebral que codifica la sincronización de los eventos

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Cuando experimentamos un nuevo evento, nuestro cerebro registra un recuerdo no solo de lo que sucedió, sino también del contexto, incluida la hora y la ubicación del evento. Un nuevo estudio de neurocientíficos del MIT arroja luz sobre cómo se codifica el tiempo de un recuerdo en el hipocampo y sugiere que el tiempo y el espacio se codifican por separado.

En un estudio con ratones, los investigadores identificaron un circuito del hipocampo que los animales usaban para almacenar información sobre el momento en que debían girar a la izquierda oa la derecha en un laberinto. Cuando se bloqueó este circuito, los ratones no pudieron recordar en qué dirección se suponía que debían girar a continuación. Sin embargo, la interrupción del circuito no pareció afectar su memoria de dónde estaban en el espacio.

Los hallazgos se suman a un creciente cuerpo de evidencia que sugiere que cuando formamos nuevos recuerdos, diferentes poblaciones de neuronas en el cerebro codifican información de tiempo y lugar, dicen los investigadores.

«Existe una visión emergente de que las ‘células de lugar’ y las ‘células de tiempo’ organizan los recuerdos mapeando información en el hipocampo. Este contexto espacial y temporal sirve como un andamio que nos permite construir nuestra propia línea de tiempo personal de recuerdos», dice Chris MacDonald, científico investigador del Instituto Picower para el Aprendizaje y la Memoria del MIT y autor principal del estudio.

Susumu Tonegawa, profesor de Picower de Biología y Neurociencia en el Laboratorio de Genética de Circuitos Neurales RIKEN-MIT en el Instituto Picower, es el autor principal del estudio, que aparece esta semana en las Actas de la Academia Nacional de Ciencias.

Tiempo y lugar

Hace unos 50 años, neu Los científicos descubrieron que el hipocampo del cerebro contiene neuronas que codifican recuerdos de ubicaciones específicas. Estas celdas, conocidas como celdas de lugar, almacenan información que se convierte en parte del contexto de un recuerdo en particular.

La otra parte crítica del contexto para cualquier recuerdo dado es el tiempo. En 2011, MacDonald y el difunto Howard Eichenbaum, profesor de psicología y ciencias del cerebro en la Universidad de Boston, descubrieron células que registran el tiempo en una parte del hipocampo llamada CA1.

En ese estudio, MacDonald , que entonces era un postdoctorado en la Universidad de Boston, descubrió que estas células mostraban patrones de activación específicos relacionados con el tiempo cuando los ratones eran entrenados para asociar dos objetos estimulantes y un olor que se presentaba con un retraso de 10 segundos entre ellos. Cuando el retraso se extendió a 20 segundos, las células reorganizaron sus patrones de activación para durar 20 segundos en lugar de 10.

«Es casi como si estuvieran formando una nueva representación de un contexto temporal, muy parecido a un espacio contexto», dice MacDonald. «La opinión emergente parece ser que tanto las células de lugar como las de tiempo organizan la memoria mapeando la experiencia en una representación de contexto definida por el tiempo y el espacio».

En el nuevo estudio, los investigadores querían investigar qué otras partes del cerebro podrían estar alimentando información de tiempo CA1. Algunos estudios previos habían sugerido que una parte cercana del hipocampo llamada CA2 podría estar involucrada en el seguimiento del tiempo. CA2 es una región muy pequeña del hipocampo que no se ha estudiado de forma exhaustiva, pero se ha demostrado que tiene fuertes conexiones con CA1.

Para estudiar los vínculos entre CA2 y CA1, los investigadores utilizaron un ratón diseñado modelo en el que podrían usar la luz para controlar la actividad de las neuronas en la región CA2. Entrenaron a los ratones para correr un laberinto en forma de ocho en el que ganarían una recompensa si alternaban girando a la izquierda y a la derecha cada vez que recorrieran el laberinto. Entre cada prueba, corrieron en una cinta rodante durante 10 segundos y, durante este tiempo, tenían que recordar en qué dirección habían girado en la prueba anterior, para poder hacer lo contrario en la prueba siguiente.

Cuando los investigadores apagaron la actividad de CA2 mientras los ratones estaban en la caminadora, encontraron que los ratones se desempeñaron muy mal en la tarea, lo que sugiere que ya no podían recordar en qué dirección habían girado en la prueba anterior.

«Cuando los animales se desempeñan normalmente, hay una secuencia de células en CA1 que marca durante esta fase de codificación temporal», dice MacDonald. «Cuando inhibes el CA2, lo que ves es que la codificación temporal en CA1 se vuelve menos precisa y más difusa en el tiempo. Se desestabiliza, y eso parece correlacionarse con que también se desempeñen mal en esa tarea».

Circuitos de memoria

Cuando los investigadores usaron luz para inhibir las neuronas CA2 mientras los ratones corrían por el laberinto, encontraron poco efecto en las «células de lugar» CA1 que permiten a los ratones recordar dónde están. Los hallazgos sugieren que la información espacial y temporal está codificada preferentemente por diferentes partes del hipocampo, dice MacDonald.

«Una cosa que es emocionante de este trabajo es la idea de que la información espacial y temporal puede operar en paralelo y podría combinar o separar en diferentes puntos del circuito, dependiendo de lo que necesite lograr desde el punto de vista de la memoria», dice.

MacDonald ahora está planeando estudios adicionales sobre la percepción del tiempo, incluida la forma en que percibimos el tiempo bajo diferentes circunstancias, y cómo nuestra percepción del tiempo influye en nuestro comportamiento. Otra pregunta que espera abordar es si el cerebro tiene diferentes mecanismos para realizar un seguimiento de los eventos que están separados por segundos y los eventos que están separados por períodos de tiempo mucho más largos.

«De alguna manera, la información que almacenamos en la memoria preserva el orden secuencial de los eventos a lo largo de escalas de tiempo muy diferentes, y estoy muy interesado en cómo es que podemos hacer eso», dice.

Explore más

Los neurocientíficos encuentran células de memoria que nos ayudan a interpretar nuevas situaciones Más información: Christopher J. MacDonald el al., «Papel crucial de las entradas de CA2 en la organización secuencial del tiempo de CA1 células que soportan la memoria», PNAS (2020). www.pnas.org/cgi/doi/10.1073/pnas.2020698118 Información de la revista: Procedimientos de la Academia Nacional de Ciencias

Proporcionado por el Instituto Tecnológico de Massachusetts Cita : Los neurocientíficos identifican el circuito cerebral que codifica el momento de los eventos (11 de enero de 2021) recuperado el 30 de agosto de 2022 de https://medicalxpress.com/news/2021-01-neuroscientists-brain-circuit-encodes-events.html Este documento está sujeto a los 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.