ARRIBA: ISTOCK.COM, FRANK RAMSPOTT<\/p>\n
El cerebro es un maestro en la formaci\u00f3n de patrones, incluso cuando se trata de eventos que ocurren en diferentes momentos. Tomemos el fen\u00f3meno del condicionamiento del miedo a la huella, los cient\u00edficos pueden hacer que un animal se d\u00e9 cuenta de la relaci\u00f3n entre un est\u00edmulo neutral y un est\u00edmulo aversivo separados por un abismo temporal (la huella) de unos pocos o incluso decenas de segundos. Si bien es un protocolo bien establecido en los laboratorios de neurociencia y psicolog\u00eda, el mecanismo por el cual el cerebro une la brecha de tiempo entre dos est\u00edmulos relacionados para asociarlos es una de las preguntas m\u00e1s enigm\u00e1ticas y altamente investigadas, dice el neurocient\u00edfico de la Universidad de Columbia, Attila Losonczy. <\/p>\n
Si se termina el primer est\u00edmulo, la informaci\u00f3n sobre su presencia e identidad deber\u00eda mantenerse de alguna manera a trav\u00e9s de alg\u00fan mecanismo neuronal, explica, para que pueda asociarse con el segundo est\u00edmulo que viene despu\u00e9s.<\/p>\n
Losonczy y sus colegas investigaron recientemente c\u00f3mo podr\u00eda ocurrir esto en un estudio publicado el 8 de mayo en Neuron<\/em>. Midieron la actividad neuronal en la regi\u00f3n CA1 del hipocampo del cerebro conocida por ser crucial para la formaci\u00f3n de recuerdos de ratones expuestos a rastros de condicionamiento del miedo. El equipo descubri\u00f3 que asociar los dos eventos separados por el tiempo implicaba la activaci\u00f3n de un subconjunto de neuronas que se activaban escasamente cada vez que los ratones recib\u00edan el primer est\u00edmulo y durante el intervalo de tiempo que segu\u00eda. El patr\u00f3n surgi\u00f3 solo despu\u00e9s de que los ratones aprendieron a asociar ambos est\u00edmulos.<\/p>\n El estudio destaca la importante cuesti\u00f3n de c\u00f3mo vinculamos los recuerdos a lo largo del tiempo, dice Denise Cai, neurocient\u00edfica de la Escuela de Medicina Icahn en Mount Sinai, quien no particip\u00f3 en la obra. Estudiar los mecanismos b\u00e1sicos de la asociaci\u00f3n temporal es fundamental para comprender c\u00f3mo funciona mal en trastornos como el trastorno de estr\u00e9s postraum\u00e1tico (TEPT) o la enfermedad de Alzheimer, dice.<\/p>\n Im\u00e1genes de 2 fotones de c\u00e9lulas piramidales CA1 en el hipocampo de rat\u00f3nMohsin Ahmed\/Losonczy Lab\/Columbia Universitys Zuckerman Mind Brain Behavior Institute <\/p>\n Una de las hip\u00f3tesis prevalecientes para explicar c\u00f3mo el cerebro conecta dos eventos separados en el tiempo ha sido la existencia de neuronas espec\u00edficas que se activan durante el tono y contin\u00faan disparando despu\u00e9s de que cesa durante el per\u00edodo de seguimiento. Esta estrategia se ha observado durante la memoria de trabajo, por ejemplo, en tareas en las que es necesario memorizar temporalmente una imagen o recordar un n\u00famero de tel\u00e9fono.<\/p>\n Otra hip\u00f3tesis influyente ha sido que, durante el per\u00edodo de seguimiento que separa los dos est\u00edmulos, las poblaciones neuronales se disparan de manera secuencial, ya trav\u00e9s de esta cadena, la informaci\u00f3n se transporta desde el momento en que se escucha el tono hasta que ocurre la experiencia aversiva. Las neuronas implicadas en este fen\u00f3meno secuencial, que suele observarse en intervalos de unos pocos segundos, tambi\u00e9n se conocen como c\u00e9lulas del tiempo.<\/p>\n Losonczy y sus Sus colegas probaron ambas hip\u00f3tesis al estudiar la actividad neuronal del hipocampo de seis ratones durante la formaci\u00f3n de la asociaci\u00f3n temporal entre un tono de 20 segundos de duraci\u00f3n y un molesto soplo de aire dirigido a sus hocicos 15 segundos despu\u00e9s. A los ratones se les priv\u00f3 de agua, se les fij\u00f3 la cabeza y se los inmoviliz\u00f3 junto a un puerto de agua, desde donde fueron entrenados para lamer por peque\u00f1as recompensas. Solo dejar\u00edan de lamer cuando escucharan el tono, una vez que supieran que la bocanada de aire vendr\u00eda pronto, probablemente debido a una respuesta general de congelaci\u00f3n al miedo. Los ratones tambi\u00e9n fueron expuestos a un segundo tipo de tono no seguido por el soplo de aire. El equipo us\u00f3 microscop\u00eda de dos fotones e im\u00e1genes de calcio, un indicador de actividad neuronal para identificar y visualizar entre 158 y 500 neuronas por rat\u00f3n y registrar cambios en su comportamiento a lo largo del tiempo.<\/p>\n La informaci\u00f3n de esta actividad neuronal luego se aliment\u00f3 a un decodificador para que aprendiera a asociar patrones de actividad neuronal al estado de una variable, por ejemplo, la identidad del tono, si correspond\u00eda al seguido del est\u00edmulo aversivo, o al otro tono. Despu\u00e9s de ser entrenado, se le pidi\u00f3 al algoritmo que hiciera predicciones, como la identidad del tono a partir de datos de ensayos experimentales que no se usaron para entrenar el decodificador.<\/p>\n El an\u00e1lisis de decodificaci\u00f3n no mostr\u00f3 ninguna evidencia de que las neuronas espec\u00edficas se dispararan continuamente. o secuencias de celdas de tiempo durante la traza. Definitivamente fue sorprendente, dice Losonczy, que ninguna hip\u00f3tesis fuera respaldada por sus datos.<\/p>\n Las actividades de las neuronas CA1 en un rat\u00f3n durante la tarea de aprendizaje, seg\u00fan lo indicado por im\u00e1genes de calcioMohsin Ahmed \/ Losonczy Lab \/ Columbia Universitys Zuckerman Mind Brain Behavior Instituto <\/p>\n Takashi Kitamura, un neurobi\u00f3logo del Centro M\u00e9dico Southwestern de la Universidad de Texas que no particip\u00f3 en el estudio, dice que especula que no se encontraron sus posibles c\u00e9lulas de tiempo porque solo podr\u00edan ser relevantes cuando el cerebro necesita recordar el tiempo. . Da como ejemplo la tarea de puenteo temporal del condicionamiento del parpadeo, en la que los ratones aprenden a asociar un est\u00edmulo condicionado con un soplo de aire aversivo dirigido al ojo, por lo que necesitan parpadear en un momento espec\u00edfico para evitarlo. Aqu\u00ed importa recordar el tiempo transcurrido entre ambos eventos. Pero si solo vinculo dos eventos con una brecha temporal, probablemente no sea necesario tener celdas de tiempo, dice.<\/p>\n As\u00ed que el equipo prob\u00f3 una tercera hip\u00f3tesis. Le pidieron al decodificador que predijera la identidad del tono en funci\u00f3n de la tasa de actividad promedio durante los 35 segundos que abarcan el tono m\u00e1s el per\u00edodo de seguimiento. El decodificador finalmente tuvo \u00e9xito en la predicci\u00f3n, y el equipo descubri\u00f3 que esto se basaba en parte en la informaci\u00f3n de un subconjunto particular de neuronas que se activaban de forma escasa y estoc\u00e1stica cada vez que se escuchaba el tono. Losonczy dice que esta podr\u00eda ser una forma de optimizar la eficacia y el consumo de energ\u00eda, en contraste con la actividad neuronal continua o secuencial, que puede ser bastante costosa, especialmente durante largos intervalos de tiempo.<\/p>\n Kitamura dice que le gusta esta alternativa hip\u00f3tesis, donde un subconjunto de neuronas sintoniza sus tasas de disparo dependiendo de la identidad del tono. Esto podr\u00eda estar relacionado con lo que se conoce como la hip\u00f3tesis del engrama, en la que un grupo de neuronas almacena informaci\u00f3n de la memoria. Nadie hab\u00eda aplicado esta hip\u00f3tesis del engrama a la memoria de asociaci\u00f3n temporal, dice Kitamura. Sin embargo, agrega, esta idea necesita ser examinada m\u00e1s a fondo, por ejemplo, inhibiendo esta poblaci\u00f3n neuronal y probando si esto resulta en un d\u00e9ficit durante la memoria de asociaci\u00f3n temporal.<\/p>\n Incluso si la actividad de esta poblaci\u00f3n de neuronas vincula dos est\u00edmulos a lo largo del tiempo, el mecanismo preciso para la formaci\u00f3n de la memoria a\u00fan no est\u00e1 claro. Creemos que la plasticidad sin\u00e1ptica est\u00e1 involucrada, dice el coautor Stefano Fusi de la Universidad de Columbia. Si es sin\u00e1ptico, ser\u00eda genial probarlo directamente, pero es extremadamente dif\u00edcil estudiar las sinapsis in vivo, especialmente las sinapsis individuales.<\/p>\n MS Ahmed et al., La reorganizaci\u00f3n de la red del hipocampo subyace a la formaci\u00f3n de una memoria de asociaci\u00f3n temporal, <\/strong>Neuron<\/em><\/strong>, doi :<\/strong>10.1016\/j.neuron.2020.04.013<\/strong>, 2020.<\/strong><\/p>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":" ARRIBA: ISTOCK.COM, FRANK RAMSPOTT El cerebro es un maestro en la formaci\u00f3n de patrones, incluso cuando se trata de eventos que ocurren en diferentes momentos. 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Ver Learning Enhances Synapses Between Memory Cells in Mice<\/h3>\n