Memorias de "marca de tiempo" de células cerebrales de recién nacidos

Enero 28, 2009

Memorias de "marca de tiempo" de células cerebrales de recién nacidos

Enero 28, 2009

La Jolla, CA — "¿Recuerdas cuando...?" es el comienzo de un viaje melancólico por el camino de la memoria. Pero cómo el cerebro controla lo que sucedió y cuándo es todavía una cuestión de especulación. Un modelo computacional desarrollado por científicos del Instituto Salk de Estudios Biológicos ahora sugiere que las células cerebrales recién nacidas, generadas por miles cada día, agregan un código relacionado con el tiempo, que es exclusivo de los recuerdos formados aproximadamente al mismo tiempo.

“Al etiquetar eventos contemporáneos como similares, las nuevas neuronas nos permiten recordar eventos de un período determinado”, especula. Fred H.Gage, Ph.D., profesor en el Laboratorio de Genética, quien dirigió el estudio publicado en la edición del 29 de enero de 2009 de la revista Neurona. Sin embargo, a diferencia del tipo de marca de tiempo que se encuentra en las fotografías digitales, el código de tiempo neuronal solo proporciona tiempo relativo.

Irónicamente, Gage y su equipo no se habían propuesto explicar cómo almacena el cerebro la información temporal. En cambio, estaban interesados ​​en por qué los cerebros adultos generan continuamente nuevas células cerebrales en la circunvolución dentada, la entrada al hipocampo. El hipocampo, una pequeña área del cerebro con forma de caballito de mar, distribuye la memoria a las secciones de almacenamiento apropiadas en el cerebro después de preparar la información para recordarla de manera eficiente.

"Al menos el uno por ciento de todas las células en la circunvolución dentada son inmaduras en un momento dado", explica el autor principal Brad Aimone, estudiante graduado en el Programa de Neurociencia Computacional de la Universidad de California en San Diego. “Intuitivamente sentimos que esas nuevas células cerebrales tienen que ser buenas para algo, pero nadie sabe realmente qué es”.

Cada una de estas neuronas recién nacidas se somete a un proceso de maduración prolongado, durante el cual cambia de hiperexcitables a compuestas y llega a las células cerebrales maduras que ya están bien conectadas dentro del circuito establecido. El ejercicio, el aprendizaje y el enriquecimiento ambiental aumentan la proliferación y la supervivencia de nuevas neuronas, mientras que el estrés patológico (crónico) y la edad hacen que su número caiga en picado. A pesar de una comprensión cada vez mayor de cómo las nuevas neuronas se convierten en parte de la red de circunvolución dentada existente, aún no está claro cuál es su función exacta.

Al tratar de determinar el trabajo de los recién llegados en los cerebros de adultos, los investigadores de Salk tomaron toda la información biológica disponible y la introdujeron en un programa informático diseñado para simular los circuitos neuronales en la circunvolución dentada. “La mayoría de los modeladores prueban una hipótesis específica y construyen un modelo a su alrededor”, dice Aimone. “Tratamos de no hacer grandes suposiciones a priori sobre la función de las nuevas neuronas. En cambio, preguntamos: '¿Qué es la biología y qué sugieren las matemáticas?'”

Rápidamente se hizo evidente que los jóvenes demasiado excitables responden indiscriminadamente a la información entrante. “El circuito en la circunvolución dentada está diseñado para separar los recuerdos entrantes en distintos eventos, un proceso llamado separación de patrones, pero las células inmaduras se interponen borrando las líneas”, dice Aimone. “Y si siguen confundiendo la imagen, casi no tiene sentido”.

Pero nada dura para siempre. Incluso las células nerviosas más tensas que solían excitarse con casi cualquier cosa eventualmente se calmarán. A medida que maduran y se convierten en células granulares completamente funcionales, toman su lugar en el circuito existente, mientras que la próxima generación de neuronas recién nacidas toma su lugar disparando nuevos eventos.

Sin embargo, los eventos independientes que no tenían nada en común, excepto el hecho de que ocurrieron al mismo tiempo, ahora estarán conectados para siempre en nuestras mentes, lo que explica por qué hablar sobre la película que vimos hace un par de meses podría traer de vuelta el nombre del café que visitamos. después, pero cuyo nombre nos ha estado eludiendo.

“El pensamiento actual sostiene que cuando recuperamos un determinado recuerdo, pasa de nuevo al giro dentado, que extrae todos los bits de información relacionados de su almacenamiento externo”, dice Gage. "Nuestra hipótesis sugiere que las células que eran espectadores fácilmente excitables cuando se formó la memoria también están involucradas, proporcionando un hipervínculo entre todos los eventos que sucedieron durante su juventud hiperactiva".

El estudio fue financiado por la Fundación James S. McDonell, el Instituto Kavli para el Cerebro y la Mente, el Centro de Aprendizaje de Dinámica Temporal de la NSF y los Institutos Nacionales de Salud de EE. UU.

Janet Wiles, Ph.D, profesora de la Escuela de Tecnología de la Información e Ingeniería Eléctrica de la Universidad de Brisbane, Australia, también contribuyó al estudio.

Para obtener información sobre la comercialización de esta tecnología, comuníquese con la Oficina de Desarrollo de Tecnología de Salk, (858) 453-4100, ext. 1278.

El Instituto Salk de Estudios Biológicos en La Jolla, California, es una organización independiente sin fines de lucro dedicada a los descubrimientos fundamentales en las ciencias de la vida, la mejora de la salud humana y la capacitación de futuras generaciones de investigadores. Jonas Salk, MD, cuya vacuna contra la poliomielitis casi erradicó la poliomielitis, una enfermedad paralizante en 1955, inauguró el Instituto en 1965 con un terreno donado por la ciudad de San Diego y el apoyo financiero de March of Dimes.