La neurociencia de encontrar tus llaves perdidas

La neurociencia de encontrar tus llaves perdidas

Los científicos de Salk descubren cómo el cerebro realiza un seguimiento de recuerdos similares pero distintos

LA JOLLA, CA—¿Alguna vez te devanaste los sesos un lunes por la mañana para recordar dónde pusiste las llaves del auto?

Cuando encuentre esas llaves, puede agradecer al hipocampo, una región del cerebro responsable de almacenar y recuperar recuerdos de diferentes entornos, como esa habitación donde se escondían sus llaves en un lugar inusual.

Ahora, los científicos han ayudado a explicar cómo el cerebro realiza un seguimiento de los entornos increíblemente ricos y complejos en los que las personas navegan a diario. Descubrieron cómo la circunvolución dentada, una subregión del hipocampo, ayuda a mantener separados los recuerdos de eventos y entornos similares, un hallazgo que informaron el 20 de marzo en ELIFE. Los hallazgos, que aclaran cómo el cerebro almacena y distingue entre recuerdos, también pueden ayudar a identificar cómo las enfermedades neurodegenerativas, como la La enfermedad de Alzheimer, robar a la gente de estas habilidades.

Los investigadores de Salk descubrieron cómo el cerebro realiza un seguimiento de recuerdos similares pero distintos. Esta imagen de microscopio muestra la actividad neuronal en la circunvolución dentada, una subsección del hipocampo donde distintos grupos de células estaban activos durante los episodios de aprendizaje (verde) y la recuperación de la memoria (rojo).

Cortesía de Wei Deng, Instituto Salk de Estudios Biológicos

“Todos los días, tenemos que recordar las diferencias sutiles entre cómo son las cosas hoy y cómo eran ayer, desde dónde estacionamos nuestro automóvil hasta dónde dejamos nuestro teléfono celular”, dice Fred H.Gage, autor principal del artículo y el
Cátedra Vi y John Adler de Investigación sobre Enfermedades Neurodegenerativas Relacionadas con la Edad en Salk. "Descubrimos cómo el cerebro hace estas distinciones, almacenando 'grabaciones' separadas de cada entorno en la circunvolución dentada".

El proceso de tomar recuerdos complejos y convertirlos en representaciones que se confunden con menos facilidad se conoce como separación de patrones. Los modelos computacionales de la función cerebral sugieren que la circunvolución dentada nos ayuda a realizar la separación de patrones de los recuerdos al activar diferentes grupos de neuronas cuando un animal se encuentra en diferentes entornos.

Sin embargo, estudios de laboratorio previos encontraron que, de hecho, las mismas poblaciones de neuronas en la circunvolución dentada están activas en diferentes entornos, y que la forma en que las células distinguían nuevos entornos era cambiando la velocidad a la que enviaban impulsos eléctricos. Esta discrepancia entre las predicciones teóricas y los hallazgos de laboratorio ha dejado perplejos a los neurocientíficos y oscurecido nuestra comprensión de la formación y recuperación de la memoria.

Para explorar este misterio más profundamente, los científicos de Salk compararon el funcionamiento de la circunvolución dentada del ratón y otra región del hipocampo, conocida como CA1, utilizando técnicas de laboratorio para rastrear la actividad de las neuronas en múltiples puntos de tiempo.

Primero, los investigadores sacaron ratones de su cámara original y los colocaron en una cámara nueva para aprender sobre un nuevo entorno (episodio 1). Mientras tanto, registraron qué neuronas del hipocampo estaban activas a medida que los animales respondían a su nuevo entorno. Posteriormente, los ratones fueron devueltos a esa misma cámara novedosa para medir el recuerdo de la memoria o a una cámara ligeramente modificada para medir la discriminación (episodio 2). Las neuronas activas en el episodio 2 también se etiquetaron para determinar si las neuronas activadas en el episodio 1 se usaron de la misma manera para recordar y discriminar pequeñas diferencias entre entornos.

Cuando los investigadores compararon la actividad neuronal durante los dos episodios, encontraron que la circunvolución dentada y las subregiones CA1 funcionaron de manera diferente. En CA1, las mismas neuronas que estaban activas durante el episodio de aprendizaje inicial también estaban activas cuando los ratones recuperaron los recuerdos. En la circunvolución dentada, sin embargo, distintos grupos de células estuvieron activos durante los episodios de aprendizaje y recuperación. Además, exponer a los ratones a dos entornos sutilmente diferentes activó dos grupos distintos de células en la circunvolución dentada.

"Este hallazgo respaldó las predicciones de los modelos teóricos de que diferentes grupos de células se activan durante la exposición a entornos similares, pero distintos", dice Wei Deng, investigador postdoctoral de Salk y primer autor del artículo. "Esto contrasta con los hallazgos de estudios de laboratorio anteriores, posiblemente porque observaron diferentes subpoblaciones de neuronas en la circunvolución dentada".

Los hallazgos de los investigadores de Salk sugieren que recuperar un recuerdo, como la ubicación de las claves que faltan, no siempre implica la reactivación de las mismas neuronas que estaban activas durante la codificación. Más importante aún, los resultados indican que la circunvolución dentada realiza la separación de patrones mediante el uso de distintas poblaciones de células para representar recuerdos similares pero no idénticos.

Los hallazgos ayudan a aclarar los mecanismos que sustentan la formación de la memoria y arrojan luz sobre los sistemas que se ven afectados por lesiones y enfermedades del sistema nervioso.

Mark Mayford, del Instituto de Investigación del Instituto Scripps, también contribuyó a la investigación. El estudio fue apoyado por el Fundación James S. McDonnell, el Fondo Lookout, el Instituto Kavli para el cerebro y la mente, y la Los Institutos Nacionales de Salud (Concesiones: MH-090258, NS-050217, AG-020938).

Sobre el Instituto Salk de Estudios Biológicos:
El Instituto Salk de Estudios Biológicos es una de las instituciones de investigación básica más importantes del mundo, donde profesores de renombre internacional investigan cuestiones fundamentales de las ciencias de la vida en un entorno único, colaborativo y creativo. Centrados tanto en el descubrimiento como en la orientación de futuras generaciones de investigadores, los científicos de Salk realizan contribuciones innovadoras a nuestra comprensión del cáncer, el envejecimiento, el Alzheimer, la diabetes y las enfermedades infecciosas mediante el estudio de la neurociencia, la genética, la biología celular y vegetal y disciplinas relacionadas.

Los logros de la facultad han sido reconocidos con numerosos honores, incluidos premios Nobel y membresías en la Academia Nacional de Ciencias. Fundado en 1960 por el pionero de la vacuna contra la polio Jonas Salk, MD, el Instituto es una organización independiente sin fines de lucro y un hito arquitectónico.