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¿Se almacenan nuevos recuerdos en nuevas neuronas generadas en el hipocampo?

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Recientemente escuché de Demis Hassabis que si el hipocampo está dañado, no se pueden formar nuevos recuerdos. También escuché recientemente que se ha descubierto que se siguen produciendo nuevas neuronas en el cerebro de los adultos en la región del hipocampo. ¿Significa esto que los nuevos recuerdos se almacenan en las nuevas neuronas generadas en el hipocampo?


En general, se entiende que los recuerdos están codificados dentro de redes de neuronas y no dentro de las propias neuronas. Las nuevas neuronas son ciertamente útiles, pero no son necesarias para almacenar nuevos recuerdos.

De hecho, el hipocampo es extremadamente el plastico, lo que significa que la fuerza de la conexión entre diferentes neuronas puede cambiar rápidamente y, a veces, también se forman nuevas conexiones a través del crecimiento de nuevas sinapsis (esto es diferente a la adición de nuevas neuronas). Sin embargo, los "nuevos" recuerdos a menudo se almacenan utilizando diferentes subconjuntos de neuronas superpuestos, lo que comúnmente se conoce como reasignación global en el hipocampo.

La reasignación proviene de la noción de que muchas células piramidales en el hipocampo muestran selectividad de lugar (las llamadas células de lugar) y muchas de las mismas neuronas que codifican un ambiente en particular (por ejemplo, su dormitorio), serían reclutadas para codificar un ambiente completamente diferente. (por ejemplo, su cocina) sin relación aparente entre los dos. Es decir, el subconjunto de neuronas reclutadas para codificar un entorno particular parece ser aleatorio y la topología no se conserva: las neuronas que codificaron regiones adyacentes en su dormitorio podrían codificar regiones muy distantes en su cocina, o ninguna región en absoluto.

Respuesta corta

Ahora, para responder a su pregunta con más claridad: el hipocampo es de hecho fundamental para la formación de nuevos recuerdos; sin embargo, los recuerdos no se almacenan dentro de neuronas individuales, sino más bien dentro de colecciones de neuronas (que podrían incluir neuronas nuevas y viejas) y en las fortalezas de conexión de esas neuronas en particular. La misma neurona (nueva o vieja) se puede utilizar y reutilizar en muchos recuerdos, sin alterar los otros recuerdos de los que forma parte.

Más información

Una lectura relativamente accesible (si así lo desea) es Diekelmann, S. y Born, J. (2010). La función de memoria del sueño. Reseñas de la naturaleza. Neurociencia, 11 (2), 114-26. doi: 10.1038 / nrn2762, pero requiere una suscripción paga o acceso institucional. Alternativamente, Scholarpedia tiene muchos buenos artículos, incluido este sobre el hipocampo, que va un poco más allá para explicar parte de nuestra comprensión actual de cómo los nuevos recuerdos se transfieren (consolidan) al almacenamiento a largo plazo en el neocórtex.


La agresión hace que se generen nuevas células nerviosas en el cerebro.

Un grupo de neurobiólogos de Rusia y EE. UU., Incluidos Dmitry Smagin, Tatyana Michurina y Grigori Enikolopov del Instituto de Física y Tecnología de Moscú (MIPT), han demostrado experimentalmente que la agresión influye en la producción de nuevas células nerviosas en el cerebro. Los científicos llevaron a cabo una serie de experimentos en ratones machos y publicaron sus hallazgos en la revista. Fronteras en neurociencia.

Investigadores del Instituto de Citología y Genética de la Rama Siberiana de la Academia de Ciencias de Rusia (ICG SB RAS), MIPT, Cold Spring Harbor Laboratory y Stony Brook University and School of Medicine estudiaron los cambios que ocurrieron en los cerebros de ratones demostrando comportamiento agresivo, que atacaba a otros ratones y ganaba en peleas. Después de una victoria, estos ratones se volvieron aún más agresivos, y aparecieron nuevas neuronas en su hipocampo & # 8211 una de las estructuras clave del cerebro, además de esto, en los ratones a los que se les permitió continuar luchando se observaron ciertos cambios en la actividad de sus células nerviosas. Los científicos esperan que la nueva información sobre las bases neurobiológicas de la agresión no solo ayude a comprender este importante fenómeno, sino que también fomente la investigación en otras áreas e incluso ayude a encontrar las causas del autismo y otros trastornos similares en los seres humanos.

Para explicar exactamente cómo la agresión afecta la formación de nuevas neuronas, cómo altera el funcionamiento del cerebro y qué tiene que ver el autismo con todo esto, debemos analizar detenidamente varios aspectos del estudio recientemente publicado.

& # 8220 Una vez más, me sorprende cómo los bloques de construcción básicos que componen el comportamiento complejo son similares en diferentes organismos y es realmente fascinante cómo se pueden combinar con otros bloques para crear una enorme variedad de reacciones de comportamiento en animales y humanos, & # 8220 # 8221 dijo Grigori Enikolopov, director del Laboratorio de Células Madre Cerebrales de MIPT & # 8217 y autor correspondiente del estudio.

Así es como se llevó a cabo el experimento en sí: se colocaron parejas de ratones machos en una jaula dividida en dos por una partición. La partición permitió que los animales se vieran, se escucharan y se olieran entre sí, pero no permitía el contacto físico. Todos los días, a primera hora de la tarde, se retiraba la partición y comenzaban las observaciones: normalmente no pasaba mucho tiempo para que estallaran las peleas. Después de dos o tres encuentros, el ganador se estableció y luego (después de tres minutos, o en ocasiones menos para evitar lesiones al macho derrotado) se separó nuevamente de su vecino. Después de repetir el proceso durante tres días seguidos, los científicos cambiaron los ratones en las jaulas, colocando al azar a los machos derrotados con un nuevo vecino (pero, lo más importante, cada vez que un macho derrotado fue colocado en la misma jaula que otro macho ganador) . En un grupo, después de tres semanas de estas rotaciones, se impidió que los ganadores entraran en confrontación, y en otro grupo los ratones continuaron peleando entre sí.

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Los científicos también realizaron una serie de pruebas para demostrar el efecto de la agresión no en el cerebro, sino en el comportamiento. Por ejemplo, los ratones se colocaron en un laberinto en forma de cruz (laberinto de más) donde un corredor estaba cerrado y el otro era un espacio abierto. Cuanto más tiempo prefirieran pasar los ratones en un espacio cerrado y oscuro, más se podría describir su comportamiento como & # 8220evitando riesgos & # 8221.

Los ratones se colocaron en una jaula con una partición transparente y otro macho en el otro lado. Cuanto más tiempo pasaban los ratones cerca de la barrera, mayor era el nivel de agresión potencial. Esta interpretación es consistente con el hecho de que los animales activos en el estudio tienden a atacar a sus parejas si surge la oportunidad (también se realizaron pruebas para demostrarlo).

La línea es un concepto más riguroso que & # 8220species & # 8221. Una línea son todos los ratones producidos por la consanguinidad de la descendencia de un par de ratones con el mismo genotipo. La línea C57BL es una de las más comunes. Y, dicho sea de paso, BL significa negro & # 8211, por lo que los ratones de laboratorio no suelen ser blancos.

Todas las pruebas mostraron que los machos con experiencia ganadora en varias peleas muestran una actitud más & # 8220brazen & # 8221 & # 8211, se acercan a la partición transparente con más frecuencia e inician un ataque contra sus oponentes más rápidamente. Si se privó a los ratones de pelear durante un período de tiempo antes de la prueba, se volvieron aún más agresivos: la latencia hasta el primer ataque fue casi tres veces menor y las peleas en sí duraron más. Pero lo que es particularmente interesante es que, al mismo tiempo, su nivel de ansiedad aumentó & # 8211 un hombre que logró arrancar mechones de cabello de la parte posterior de un ratón más débil preferiría evitar los espacios abiertos, prefiriendo sentarse en la oscuridad siempre que fuera posible. !

Los ratones de diferentes líneas pueden incluso exhibir un comportamiento diferente al pelear. En una confrontación, los ratones C57BL normalmente arrancan mechones de cabello de su oponente y la espalda. Las peleas rara vez son fatales, pero se sabe que ocurren casos de esto.

Los métodos utilizados en los experimentos no fueron elegidos al azar. Natalia Kudryavtseva, una de las autoras del estudio (Jefa del Sector de Neurogenética del Comportamiento Social en ICG SB RAS), es una líder reconocida internacionalmente en el estudio de las bases biológicas de la agresión, y el modelo conductual y el método de estudio de la agresión en ratones se ha desarrollado durante un período de décadas.

El estudio de la agresión en el contexto de la función del cerebro a nivel de células individuales fue posible gracias a los avances logrados en neurociencia en las últimas décadas. Ahora se considera que tres afirmaciones han sido probadas de forma fiable:

      & # 8211 Nuestro comportamiento, y el comportamiento de los animales, influye en la función del cerebro y puede provocar cambios a largo plazo.

    & # 8211 Contrariamente a la opinión previamente aceptada, se pueden generar nuevas neuronas en un cerebro maduro y este proceso juega un papel clave en el aprendizaje

    & # 8211 Para iniciar cambios a largo plazo a nivel celular, las células necesitan activar ciertos genes y suprimir la actividad de otros.

    A pesar de que el ADN es el mismo en todas las células, diferentes secciones (diferentes genes) tienen un estado diferente. Si el ADN se modifica químicamente o las proteínas que se combinan con el ADN para formar cromosomas se modifican, ya no es posible leer información del gen y sintetizar moléculas codificadas por ese gen. La célula detiene la producción de proteínas innecesarias, p. Ej. una neurona no sintetiza las fibras musculares que requieren los miocitos, las células del tejido muscular. Al controlar la actividad de los genes, las neuronas también pueden reconstruirse a sí mismas, y la activación de las células madre en el cerebro puede conducir a la generación de nuevas células nerviosas & # 8211 para construir las redes neuronales que juegan un papel esencial en la memoria, por ejemplo.

    Los estudios en el campo de la neurobiología de la memoria, que se llevaron a cabo por primera vez a mediados del siglo XX, han demostrado que aprender o incluso simplemente encontrarse con algo nuevo desencadena una serie de cambios moleculares en las neuronas y ciertos genes, que los científicos denominan genes tempranos inmediatos (IEG), se activan para producir transformaciones a largo plazo en el cerebro. Si se toma una muestra de prueba del cerebro de un animal poco después de un experimento de aprendizaje y se combina con etiquetas especiales de la proteína codificada por c-fos, los científicos pueden observar los cambios provocados por el experimento. Esto es exactamente lo que hicieron los autores del artículo para rastrear los efectos de la agresión a nivel celular & # 8211 monitorear los niveles de c-fos es uno de los métodos estándar para buscar activamente cambios en las células nerviosas.

    Neurociencia & # 8211 el estudio del cerebro a menudo requiere conocimientos en campos inesperados, como óptica, teoría de juegos, economía o sociología. Las habilidades prácticas empleadas por los neurocientíficos a menudo incluyen la capacidad de manipular, programar y controlar ratas y realizar cálculos estadísticos. Es por eso que este campo interdisciplinario ha sido clasificado por separado por científicos británicos y estadounidenses como neurociencia.

    ¿Dónde? El hipocampo y la amígdala.

    La simple observación de neuronas individuales, o incluso grupos de neuronas, no da una imagen completa. Debe tenerse en cuenta la ubicación de las celdas. La actividad de las neuronas en diferentes regiones del cerebro puede variar significativamente, ya que estas regiones realizan diferentes funciones.

    En este estudio en particular, los científicos examinaron el hipocampo y la amígdala. A menudo se dice que la amígdala está asociada con las emociones y el hipocampo con la memoria, y esto generalmente es cierto & # 8211, pero debe aclararse que a pesar de esto, la memoria no está localizada en el hipocampo, y para experimentar emociones incluso los ratones necesitan algo más que la amígdala.

    Muchas estructuras en el cerebro en realidad no realizan una función específica, de la misma manera que en las computadoras se usa un procesador o un chip de RAM para una amplia variedad de tareas: no hay componentes individuales que solo se usen para juegos, o solo para juegos. programas de oficina. El hipocampo se utiliza en la formación de la memoria a largo plazo y en la navegación de laberintos & # 8211 y la amígdala es responsable del miedo, la agresión y también la ansiedad. Varios estudios en los que participaron personas incluso demostraron que la amígdala está relacionada con el alcoholismo y también con opiniones políticas. Esta extensa lista es fácil de explicar si tenemos en cuenta el hecho de que los recuerdos en sí mismos vienen en diferentes formas: un & # 8220mapa & # 8221 mental de un área, la capacidad de mantener el equilibrio al andar en bicicleta y una experiencia traumática se almacenan de manera diferente. en el cerebro.

    La amígdala interviene en la memoria de estímulos desagradables & # 8211 es la razón por la que un ratón se congela cuando se coloca en una jaula donde en una ocasión anterior se electrificó el suelo. El hipocampo también está ligado a la memoria, pero, como se demostró en la década de 1950 en el caso del paciente H.M. que se sometió a una operación fallida, almacena información sobre eventos totalmente conscientes. Henry Molaison (ampliamente conocido como H.M.), a quien le extirparon el hipocampo debido a una epilepsia severa, ¡comenzó a olvidar cosas que le habían sucedido hace solo unos minutos! Sin embargo, desarrolló la habilidad de resolver ciertos acertijos, aunque siempre que los hacía, estaba seguro de que nunca los había visto antes.

    Una jaula con piso electrificado es un método estándar para formar memoria. Nos gustaría señalar que un representante de la Oficina de Prensa del MIPT experimentó personalmente un entorno similar y confirmó que no se trata de una descarga eléctrica grave, sino de una sensación totalmente tolerable, aunque ligeramente incómoda. La mejor forma de describirlo sería decir que fue como si el suelo se hubiera convertido de repente en una esterilla de goma para masajear los pies.

    La comparación de la actividad de la amígdala y el hipocampo permitió a los científicos rastrear la influencia del experimento de agresión en dos estructuras clave a la vez. La evidencia pasada sugirió que en ratones agresivos y socialmente activos, se producen más neuronas nuevas en el hipocampo, y en líneas de ratones especialmente criadas con mayor comportamiento agresivo, el nivel de neurogénesis también es más alto que aquellos que fueron seleccionados sobre la base de una agresión reducida. .

    En este experimento, los científicos descubrieron que con peleas repetidas el nivel de la proteína c-fos aumenta en el hipocampo, pero disminuye en la amígdala. Y si se evita que el ratón participe en más luchas, estos cambios no se producen en la función de los genes tempranos inmediatos, aunque todavía se desarrollan nuevas neuronas. Los investigadores también realizaron una serie de pruebas y experimentos adicionales para interpretar las observaciones realizadas.

    La neurogénesis es el proceso mediante el cual se generan las neuronas. Es interesante notar que aún no ha sido posible ver este proceso en todas las áreas del cerebro, sin embargo en la circunvolución dentada del hipocampo se ha comprobado de manera confiable la neurogénesis.

    En términos relativos, el efecto varió desde alrededor del diez por ciento hasta el doble de la cantidad de neuronas nuevas y para las cuatro líneas de ratones utilizadas en los experimentos, el efecto fue estadísticamente significativo. Esto significa que es poco probable que sea una coincidencia la obtención de tal resultado exclusivamente debido a las diferencias individuales de los animales tiene un nivel de probabilidad muy bajo (no más de un pequeño porcentaje).

    La nueva publicación confirma una teoría anterior: los ratones # 8211 que están acostumbrados a pelear no solo se comportan de manera diferente, sino que su cerebro comienza a funcionar de manera diferente. El número de nuevas células del hipocampo aumenta, y si se permite que los ratones continúen luchando, la actividad de las células existentes también cambia. Las nuevas células parecen ser uno de los mecanismos clave del aumento de la agresión y, quizás, también de la ansiedad & # 8211, aunque los científicos aún no están seguros de esto: es casi seguro que la reputación ganadora de un ratón agresivo y dominante tendría que ser respaldada. por nuevas peleas, pero esto no es algo que ayude a reducir la ansiedad.

    En comparación con los datos anteriores, los nuevos resultados son un poco confusos en algunas áreas. Anteriormente se demostró que el aumento de la ansiedad normalmente va acompañado de una reducción de la neurogénesis, pero en este caso es al revés & # 8211 los hombres con más neuronas nuevas en el hipocampo prefieren evitar salir a áreas abiertas e iluminadas. Podría ser que una victoria produjera un efecto opuesto al efecto de la ansiedad, también podría ser que los investigadores se hayan encontrado con un nuevo fenómeno: se necesitarán más pruebas para descubrir la verdad.

    Sin embargo, la conclusión sobre la actividad de las células de la amígdala es interesante no solo en el contexto de los principios fundamentales del comportamiento en ratones. Los científicos señalan que en los humanos también la amígdala está involucrada en una serie de procesos patológicos, incluida la formación del autismo. Mayor ansiedad, comportamiento repetitivo estereotipado, capacidad alterada para comunicarse con otros & # 8211 estos síntomas se observaron en los ratones de los experimentos descritos anteriormente y son parcialmente similares a los síntomas del autismo. Quizás este pueda ser un vínculo que eventualmente conducirá al progreso no solo para los científicos, sino también para los médicos.


    Cómo los cerebros de los ratones reorganizan los viejos recuerdos cuando se depositan otros nuevos

    La estructura de coactivación de las neuronas del hipocampo. Cada nodo representa una neurona. Crédito: Giuseppe P. Gava et al.

    Los investigadores de Oxford e Imperial han mapeado cómo se reorganiza la estructura de los recuerdos existentes a medida que las nuevas experiencias se comprometen con la memoria en ratones.

    Descubrieron que la arquitectura del cerebro es lo suficientemente sofisticada como para integrar nueva información y, al mismo tiempo, permitir que los recuerdos nuevos y viejos interactúen, en lugar de tener que olvidar las experiencias antiguas para dar cabida a las nuevas.

    En un estudio publicado en Neurociencia de la naturaleza, el equipo de la Universidad de Oxford y el Imperial College de Londres ideó un experimento utilizando la teoría de grafos (estructuras matemáticas que modelan las relaciones entre objetos) para estudiar cómo los ratones integran los recuerdos.

    Establecieron una tarea en la que los ratones aprendieron que un compartimento particular en un nuevo entorno contenía azúcar. Los ratones también exploraron un entorno familiar antes y después de formar esta nueva asociación entre lugares particulares y recompensa.

    Esto permitió a los científicos observar cómo el establecimiento de la nueva memoria afectó los patrones de coactividad entre las neuronas en el hipocampo, un área del cerebro que juega un papel importante en el aprendizaje y la memoria. Descubrieron que la estructura de la red que describe los patrones de activación coordinada de neuronas (coactividad) que ocurren cuando los viejos recuerdos se recuerdan en el hipocampo cambia a medida que los ratones incorporan nuevos recuerdos.

    Las neuronas del hipocampo están involucradas en la formación y retención de recuerdos. Crédito: Shutterstock

    El equipo también descubrió que durante el aprendizaje, los patrones de coactividad entre las neuronas se desarrollaron a lo largo de direcciones particulares en el "espacio de actividad neuronal". Esto mostró que la 'novedad', la ubicación espacial y la experiencia de recompensa eran factores clave involucrados en el proceso de integración de nuevos recuerdos.También descubrieron que las células de alta actividad formaban el núcleo de cada memoria, mientras que las células de baja actividad contribuían a los patrones de coactividad 'a pedido' a lo largo de los eventos conductuales, con el fin de segregar las experiencias individuales.

    Este hallazgo destaca una importante división del trabajo entre las neuronas del hipocampo. El investigador principal, el profesor David Dupret de la Universidad de Oxford, dijo: "Esta investigación arroja nueva luz sobre los mecanismos de red que subyacen al almacenamiento continuo y la recuperación de múltiples recuerdos en el hipocampo. Los neurocientíficos ahora están implementando nuevos métodos, como imágenes in vivo, para monitorear poblaciones neuronales a gran escala durante días y semanas de experiencia de aprendizaje, para comprender más sobre este proceso ".

    La investigación nos brinda una nueva forma de ver los mecanismos de red subyacentes al almacenamiento y la recuperación de múltiples recuerdos en el hipocampo. El coautor del estudio, el profesor Simon Schultz del Departamento de Bioingeniería de Imperial, dijo: "Esta investigación destaca el valor de un enfoque interdisciplinario para comprender el cerebro; al ver la memoria desde un punto de vista de ingeniería y matemática, pudimos desentrañar ideas que no ha sido posible basándose en un enfoque tradicional del estudio de la memoria ".

    Los neurocientíficos ahora están diseñando e investigando nuevas formas de monitorear redes neuronales a gran escala a lo largo del tiempo, y también están interesados ​​en el efecto del envejecimiento en la forma en que se almacenan los nuevos recuerdos.


    Células de memoria que nos ayudan a interpretar nuevas situaciones identificadas

    Resumen: Las neuronas del hipocampo que almacenan recuerdos abstractos de experiencias anteriores se activan cuando ocurren eventos nuevos pero similares.

    Fuente: MIT

    Imagina que te encuentras con un amigo para cenar en un nuevo restaurante. Puede probar platos que no haya probado antes y su entorno será completamente nuevo para usted. Sin embargo, su cerebro sabe que ha tenido experiencias similares & # 8212 leer detenidamente un menú, pedir aperitivos y derrochar un postre son todas las cosas que probablemente haya hecho al salir a cenar.

    Los neurocientíficos del MIT ahora han identificado poblaciones de células que codifican cada uno de estos segmentos distintivos de una experiencia general. Estos fragmentos de memoria, almacenados en el hipocampo, se activan cada vez que ocurre un tipo similar de experiencia y son distintos del código neuronal que almacena recuerdos detallados de una ubicación específica.

    Los investigadores creen que este tipo de & # 8220event code & # 8221, que descubrieron en un estudio con ratones, puede ayudar al cerebro a interpretar situaciones novedosas y aprender nueva información utilizando las mismas células para representar experiencias similares.

    & # 8220Cuando te encuentras con algo nuevo, hay algunos estímulos realmente nuevos y notables, pero ya sabes bastante sobre esa experiencia en particular, porque & # 8217 es un tipo de experiencia similar a lo que ya has tenido antes & # 8221 dice Susumu Tonegawa, profesor de biología y neurociencia en el Laboratorio de Genética de Circuitos Neurales RIKEN-MIT en MIT & # 8217s Picower Institute for Learning and Memory.

    Tonegawa es el autor principal del estudio, que aparece hoy en Neurociencia de la naturaleza. Chen Sun, un estudiante graduado del MIT, es el autor principal del artículo. El estudiante graduado de la Universidad de Nueva York, Wannan Yang, y el asociado técnico del Instituto Picower, Jared Martin, también son los autores del artículo.

    Codificación de la abstracción

    Está bien establecido que ciertas células del cerebro y del hipocampo están especializadas para almacenar recuerdos de ubicaciones específicas. La investigación en ratones ha demostrado que dentro del hipocampo, las neuronas llamadas células de lugar se activan cuando los animales están en una ubicación específica, o incluso si están soñando con esa ubicación.

    En el nuevo estudio, el equipo del MIT quería investigar si el hipocampo también almacena representaciones de elementos más abstractos de una memoria. Es decir, en lugar de disparar cada vez que ingresa a un restaurante en particular, dichas celdas pueden codificar & # 8220dessert, & # 8221 sin importar dónde & # 8217 lo esté comiendo.

    Para probar esta hipótesis, los investigadores midieron la actividad en las neuronas de la región CA1 del hipocampo del ratón mientras los ratones corrían repetidamente por un laberinto de cuatro vueltas. Al final de cada cuarta vuelta, los ratones recibieron una recompensa. Como era de esperar, los investigadores encontraron células de lugar que se iluminaron cuando los ratones alcanzaron ciertos puntos a lo largo de la pista. Sin embargo, los investigadores también encontraron conjuntos de células que estaban activas durante una de las cuatro vueltas, pero no las otras. Alrededor del 30 por ciento de las neuronas en CA1 parecían estar involucradas en la creación de este & # 8220event code. & # 8221

    & # 8220 Esto nos dio la idea inicial de que además de un código para el espacio, las células en el hipocampo también se preocupan por este trozo discreto de experiencia llamado vuelta 1, o este trozo discreto de experiencia llamado vuelta 2, o vuelta 3, o vuelta 4, & # 8220 # 8221 Sun dice.

    Para explorar más esta idea, los investigadores entrenaron ratones para que corrieran un laberinto cuadrado el día 1 y luego un laberinto circular el día 2, en el que también recibieron una recompensa después de cada cuarta vuelta. Descubrieron que las células del lugar cambiaban su actividad, lo que reflejaba el nuevo entorno. Sin embargo, se activaron los mismos conjuntos de celdas específicas de vuelta durante cada una de las cuatro vueltas, independientemente de la forma de la pista. La actividad de las células de codificación de vueltas y # 8217 también se mantuvo constante cuando las vueltas se acortaron o alargaron aleatoriamente.

    & # 8220Incluso en las nuevas ubicaciones espaciales, las células aún mantienen su codificación para el número de vuelta, lo que sugiere que las células que codificaban para una vuelta cuadrada 1 ahora se han transferido al código para una vuelta circular 1, & # 8221 Sun dice.

    Estos fragmentos de memoria, almacenados en el hipocampo, se activan cada vez que ocurre un tipo similar de experiencia y son distintos del código neuronal que almacena recuerdos detallados de una ubicación específica. La imagen es de dominio público.

    Los investigadores también demostraron que si usaban optogenética para inhibir la información sensorial de una parte del cerebro llamada corteza entorrinal medial (MEC), no se producía la codificación de vuelta. Ahora están investigando qué tipo de información proporciona la región MEC para ayudar al hipocampo a crear recuerdos que consisten en fragmentos de una experiencia.

    Dos códigos distintos

    Estos hallazgos sugieren que, de hecho, cada vez que cenas, se activan células de memoria similares, sin importar dónde o qué estés comiendo. Los investigadores teorizan que el hipocampo contiene & # 8220dos códigos manipulables mutua e independientemente & # 8221 Sun dice. Uno codifica los cambios continuos en la ubicación, el tiempo y la información sensorial, mientras que el otro organiza una experiencia general en trozos más pequeños que encajan en categorías conocidas como aperitivo y postre.

    & # 8220 Creemos que ambos tipos de códigos hipocampales son útiles, y ambos son importantes, & # 8221 Tonegawa dice. & # 8220Si queremos recordar todos los detalles de lo que sucedió en una experiencia específica, los cambios de momento a momento que ocurrieron, entonces el monitoreo continuo es efectivo. Pero, por otro lado, cuando tenemos una experiencia más larga, si la pones en fragmentos y recuerdas el orden abstracto de los fragmentos abstractos, eso & # 8217 es más efectivo que monitorear este largo proceso de cambios continuos. & # 8221

    Tonegawa y Sun creen que las redes de células que codifican fragmentos de experiencias también pueden ser útiles para un tipo de aprendizaje llamado aprendizaje por transferencia, que le permite aplicar el conocimiento que ya tiene para ayudarlo a interpretar nuevas experiencias o aprender cosas nuevas. El laboratorio de Tonegawa & # 8217 ahora está trabajando para tratar de encontrar poblaciones de células que puedan codificar estos conocimientos específicos.

    Fondos: La investigación fue financiada por el Centro RIKEN de Ciencias del Cerebro, el Instituto Médico Howard Hughes y la Fundación JPB.


    ¿Cómo se regula la neurogénesis del hipocampo del adulto?

    El desarrollo de una interpretación funcional de la neurogénesis del hipocampo adulto en mamíferos parecía más complejo. Los primeros trabajos de Gould enfatizaron una supresión de la neurogénesis adulta que surge del estrés crónico y severo y los mediadores de una reacción de estrés como la activación del receptor NMDA y los glucocorticoides, por lo que la neurogénesis del hipocampo adulto se debe al daño del hipocampo relacionado con el estrés. ¿Esta explicación implica que, en condiciones normales, la neurogénesis del hipocampo del adulto contribuye a la función del hipocampo? El final de la década de 1990 trajo consigo una gran cantidad de estudios que mostraban los efectos de numerosas manipulaciones en la neurogénesis del hipocampo del adulto. Si bien de esta investigación no surgió una teoría concluyente de la regulación de la neurogénesis del hipocampo del adulto, se hizo evidente que la neurogénesis del adulto reacciona a una amplia gama de estímulos con gran sensibilidad pero baja especificidad.

    Una solución a este rompecabezas radica en la definición de neurogénesis. La generación de una nueva neurona a partir de una célula madre o progenitora neuronal implica una serie de pasos de desarrollo. Lo que a veces parece ser un efecto sobre la neurogénesis es a menudo un impacto sobre la proliferación celular en el que no hay certeza de un cambio detectable en el número de nuevas neuronas maduras en un momento posterior. Sin embargo, la regulación de la neurogénesis adulta ocurre en varios niveles del desarrollo neuronal, incluida la proliferación celular. La proliferación de células progenitoras podría representar una parte bastante inespecífica en esta regulación y puede estar influenciada por muchos factores diferentes.

    Los estímulos de aprendizaje y la experiencia, sin embargo, aparentemente no influyen en la proliferación de células progenitoras en la circunvolución dentada, pero ejercen un efecto de promoción de la supervivencia sobre la progenie de las células en división. Los animales que viven en un denominado "entorno enriquecido" (por ejemplo, una jaula que proporciona mucha más estimulación sensorial, física y social que el alojamiento habitual en los laboratorios) tienen un aumento neto de la neurogénesis. Este aumento no mostró una correlación obligatoria con los cambios en la proliferación celular, pero se debió a un efecto promotor de la supervivencia en la progenie de las células en división. En ratones viejos, no se detectó ningún efecto sobre el número total de células supervivientes, pero se produjo un cambio fenotípico entre estas células hacia más neuronas nuevas y a expensas de nuevas células gliales.

    La actividad física mejora la neurogénesis adulta. Además de proporcionar una pista de los vínculos potenciales entre la actividad física y mental y la salud, este hallazgo sugiere que la participación activa, en contraste con la exposición pasiva a los estímulos sensoriales, podría afectar la neurogénesis adulta. Este hallazgo encaja con las teorías del aprendizaje psicológico que también enfatizan la exploración activa y la búsqueda. Juntos, estos hallazgos apoyan la hipótesis de que, en respuesta a la demanda funcional, se pueden reclutar nuevas neuronas en los circuitos neuronales del hipocampo. La maquinaria celular necesaria para lograr este objetivo va mucho más allá de un efecto mitogénico inespecífico sobre las células progenitoras en la circunvolución dentada.


    Una nueva teoría importante explica a dónde van los viejos recuerdos

    Piense en las primeras vacaciones en la playa de su niñez. ¿Recuerda el color de su traje de baño, la suavidad de la arena o la emoción de su primer baño en el océano? Los primeros recuerdos como este a menudo surgen como instantáneas desvaídas, notablemente distintas de los recuerdos más nuevos que pueden sentirse tan reales como el momento presente. Con el tiempo, los recuerdos no solo pierden su rica viveza, sino que también pueden distorsionarse, ya que nuestras verdaderas experiencias se relacionan con un pasado ficticio.

    La capacidad del cerebro y los rsquos para preservar o alterar los recuerdos se encuentra en el corazón de nuestra experiencia humana básica. El tú de hoy está moldeado no solo por tu historia personal, sino también por tus visitas mentales a ese pasado, lo que te lleva a reírte de una broma que escuchaste ayer, a recordar a un viejo amigo o a encogerte al pensar en tu incómoda adolescencia. Cuando perdemos esas piezas del pasado, perdemos piezas de nuestra identidad. Pero, ¿a qué parte del cerebro van esos viejos recuerdos? A pesar de décadas de estudiar cómo el cerebro transforma los recuerdos a lo largo del tiempo, los neurocientíficos siguen estando sorprendentemente divididos sobre la respuesta.

    Algunas de las mejores pistas sobre cómo el cerebro procesa los recuerdos provienen de pacientes que can & rsquot recordar. Si el daño a un área del cerebro en particular da como resultado la pérdida de memoria, los investigadores pueden estar seguros de que la región es importante para crear o recordar recuerdos. Dichos estudios han demostrado de manera confiable que el daño al hipocampo, una región ubicada en lo profundo del cerebro, evita que las personas creen nuevos recuerdos. Pero una pregunta clave, todavía abierta a debate, es qué le sucede a un recuerdo después it & rsquos made. ¿Permanece en el hipocampo o se traslada a otras áreas del cerebro? Para responder a esto, los científicos han estudiado viejos recuerdos formados antes del daño cerebral, solo para descubrir una combinación de hallazgos inconsistentes que han dado lugar a teorías en competencia.

    Una teoría popular propone que el hipocampo es fundamental solo para los recuerdos recientes, pero no para los más antiguos. Con el tiempo, el hipocampo le enseña al cerebro circundante ya la corteza cerebral cómo representar un recuerdo. A medida que la memoria madura, el hipocampo lo expulsa para residir de forma independiente en la corteza. Si perdiera su hipocampo hoy, aún podría recordar las vacaciones de su infancia en Florida, pero el recuerdo de la cena del fin de semana pasado y rsquos se perdería. Este es el patrón exacto que los científicos han observado en muchos pacientes, incluido el célebre amnésico H.M. Después de la cirugía para extirpar una gran parte de su hipocampo, H.M. podía recordar algunos recuerdos muy antiguos, pero ya no podía crear nuevos recuerdos o recordar los años previos a su cirugía.

    Pero los investigadores han visto a otros pacientes con daño en el hipocampo que tienen déficits de memoria que se remontan a la mayor parte de su vida. Una teoría alternativa explica estas discrepancias al proponer que el hipocampo almacena selectivamente un tipo de memoria y ndash y ldquoepisódica y rdquo y ndash mientras que la corteza circundante almacena otra y ndash & ldquosemántica & rdquo. Los recuerdos episódicos suelen ser ricos en detalles sobre nuestras experiencias pasadas, mientras que los recuerdos semánticos se basan en impersonales. , conocimiento factual. A medida que una memoria envejece, propone el modelo, se copia muchas veces tanto en el hipocampo como en la corteza. Todas esas copias corticales generan una nueva memoria semántica, que representa solo la esencia o los hechos clave sobre la experiencia, sin todos sus elaborados detalles episódicos. Curiosamente, esta teoría también está respaldada por pacientes que presentan problemas de memoria dependiendo de la escribe de la memoria, en lugar de su edad. Sin un hipocampo, estos pacientes no podrían recordar la experiencia de su viaje de infancia a Florida y ndash una memoria episódica y ndash pero podía recordar el hecho que visitaron Florida y ndash una memoria semántica.

    Ambas teorías tienen campamentos de defensores acérrimos, que obtienen apoyo de casos particulares de amnesia que solo su modelo puede explicar. Pero como ninguna de las teorías encaja perfectamente con todas las piezas del rompecabezas, el campo ha entrado en un punto muerto.

    Investigadores de la Universidad Johns Hopkins han elaborado una nueva teoría que podría resolver parte de esta controversia. Su explicación se basa en la premisa de que los recuerdos se transforman cada vez que los volvemos a visitar. Según esta teoría, una memoria se codifica primero mediante la actividad coordinada de las neuronas en el hipocampo y la corteza. El hipocampo actúa como el director del cerebro y rsquos, indicando a la corteza qué neuronas en particular activar. Cada vez que recordamos esa memoria, se activa un conjunto de neuronas similar, pero no idéntico. Las neuronas que se activan con frecuencia pasan a formar parte del rastro de memoria permanente en la corteza, mientras que las que rara vez se activan se pierden. Cada reactivación vuelve a codificar la memoria y, dependiendo de qué neuronas corticales estén involucradas, puede fortalecer, debilitar o actualizar características particulares de la memoria.

    En la superficie, este nuevo modelo se parece mucho a los anteriores. Pero rompe el estancamiento de larga data al proponer que lo que hacemos con una memoria, más que su edad o tipo, determina dónde se almacena en el cerebro. Mientras que las teorías en competencia debatieron si el hipocampo solo es necesario para recuerdos recientes o recuerdos episódicos, el nuevo modelo sugiere que lo que realmente importa es la frecuencia con la que se revisa el recuerdo. Cuando un recuerdo se recuerda con frecuencia, se almacenará más rápidamente en la corteza, se volverá menos episódico y se volverá independiente del hipocampo. Pero un recuerdo que & rsquos rara vez revisó seguirá dependiendo del hipocampo. Los recuerdos más antiguos pueden recordarse con más frecuencia, pero la relación no es perfecta. Esto explicaría por qué un deterioro de la memoria amnésico & rsquos se remonta a cuarenta años, mientras que otro & rsquos se extiende sólo a diez años.

    La teoría también explica muy bien nuestro sentido subjetivo de cómo nuestros recuerdos cambian con el tiempo, es decir, cómo el hipocampo y la corteza colaboran para desvanecer o distorsionar gradualmente nuestros recuerdos. Digamos que todos los veranos recuerdan esas vacaciones en la playa. Con cada reactivación de la memoria, algunas características se refuerzan mientras que otras desaparecen, lo que explica por qué la memoria parece volverse borrosa con el tiempo. Y cuantos más detalles se pierden, menos "episódica" y más "cuosemántica" se vuelve la memoria, lo que explica la sensación de desapego personal que a menudo se asocia con recuerdos muy antiguos. Cada vez que piensa en sus vacaciones en Florida, vuelve a codificar menos detalles, lo que hace que el recuerdo se sienta menos vívido ahora que hace décadas. Hoy en día, es posible que aún pueda recordar su traje de baño azul a rayas aunque se haya perdido el olor del aire del océano.

    Cada viaje mental de regreso a Florida no solo es una oportunidad para fortalecer o debilitar la memoria, sino también para incorporar cositas ficticias. Solías estar seguro de que las vacaciones eran en Fort Lauderdale, pero tu hermana siempre habla del divertido viaje familiar a Miami. Cada vez que recuerdan juntos, la memoria de Fort Lauderdale se reactiva, pero también lo es una representación competitiva de Miami. La próxima vez que piense en las vacaciones, las representaciones de Fort Lauderdale y Miami entran en conflicto, lo que genera incertidumbre sobre el lugar al que realmente fue. Recuerda la playa de Miami bastantes veces y voil & agrave, ¡ha nacido un falso recuerdo!

    Los recuerdos se desvanecen y se transforman a medida que envejecen. Esta nueva teoría intrigante sugiere que estos cambios tienen menos que ver con la edad o el contenido de un recuerdo, y más con lo que hacer con ese recuerdo. Cambiar el pasado podría ser más fácil de lo que pensamos. Lo más probable es que lo hagas cada vez que recuerdes.


    De gatos y bicicletas

    Probamos a 12 pacientes con epilepsia de entre 24 y 53 años. A todos se les colocaron electrodos directamente en el tejido cerebral del hipocampo y la neocorteza como parte del tratamiento de la epilepsia. Durante el experimento, los pacientes aprendieron asociaciones entre diferentes estímulos (como palabras, sonidos y videos) y luego recordaron estas asociaciones. Por ejemplo, a un paciente se le puede mostrar la palabra “gato” seguida de un video de una bicicleta en bicicleta por una calle.

    Luego, el paciente intentaría crear un vínculo vívido entre los dos (tal vez el gato en bicicleta) para ayudarlo a recordar la asociación entre los dos elementos. Más tarde, se les presentaría uno de los elementos y se les pedía que recordaran el otro. Luego, los investigadores examinaron cómo el hipocampo interactuaba con la neocorteza cuando los pacientes estaban aprendiendo y recordando estas asociaciones.

    Durante el aprendizaje, la actividad neuronal en el neocórtex se desincronizó y luego, alrededor de 150 milisegundos más tarde, la actividad neuronal en el hipocampo se sincronizó. Aparentemente, la información sobre los detalles sensoriales de los estímulos primero estaba siendo procesada por el neocórtex, antes de pasarla al hipocampo para pegarla.

    Descubrimos que el hipocampo y el neocórtex trabajan en estrecha colaboración al formar y recuperar recuerdos. Orawan Pattarawimonchai / Shutterstock

    De manera fascinante, este patrón se invirtió durante la recuperación: la actividad neuronal en el hipocampo se sincronizó primero y luego, alrededor de 250 milisegundos más tarde, la actividad neuronal en el neocórtex se desincronizó. Esta vez, pareció que el hipocampo primero recordó una parte esencial de la memoria y luego comenzó a pedirle al neocórtex los detalles.

    Nuestros hallazgos apoyan una teoría reciente que sugiere que un neocórtex desincronizado y un hipocampo sincronizado necesitan interactuar para formar y recordar recuerdos.

    Si bien la estimulación cerebral se ha convertido en un método prometedor para impulsar nuestras instalaciones cognitivas, ha resultado difícil estimular el hipocampo para mejorar la memoria a largo plazo. El problema clave ha sido que el hipocampo está ubicado en lo profundo del cerebro y es difícil de alcanzar con la estimulación cerebral que se aplica desde el cuero cabelludo. Pero los hallazgos de este estudio presentan una nueva posibilidad. Al estimular las regiones del neocórtex que se comunican con el hipocampo, quizás el hipocampo pueda ser empujado indirectamente a crear nuevos recuerdos o recordar los viejos.

    Comprender más sobre la forma en que el hipocampo y el neocórtex trabajan juntos al formar y recordar recuerdos podría ser importante para seguir desarrollando nuevas tecnologías que podrían ayudar a mejorar la memoria de quienes padecen deficiencias cognitivas como la demencia, así como impulsar la memoria en la población en general.


    ¿Cómo se almacenan los recuerdos en el cerebro?

    Debido a que los recuerdos subyacen en gran parte de nuestra rica vida como seres humanos, nuestra capacidad de aprender, de contar historias, incluso de reconocernos unos a otros, es inquietante pensar que todo depende de la masa de carne y sustancia viscosa que hay entre nuestros oídos.

    Los investigadores han podido rastrear la memoria hasta el nivel estructural e incluso molecular en los últimos años, lo que demuestra que los recuerdos se almacenan en muchas estructuras cerebrales en las conexiones entre neuronas, e incluso pueden depender de una sola molécula para su estabilidad a largo plazo.

    Cómo funciona

    El cerebro almacena recuerdos de dos formas. Los recuerdos a corto plazo como un posible movimiento de ajedrez o el número de una habitación de hotel se procesan en la parte frontal del cerebro en un área altamente desarrollada llamada lóbulo prefrontal, según la Universidad McGill y el Instituto Canadiense de Neurociencias, Salud Mental y Adicciones. .

    El recuerdo a corto plazo se traduce en memoria a largo plazo en el hipocampo, un área en el cerebro más profundo. Según McGills, el hipocampo toma recuerdos simultáneos de diferentes regiones sensoriales del cerebro y los conecta en un solo "episodio" de memoria, por ejemplo, puede tener un recuerdo de una cena en lugar de múltiples recuerdos separados de cómo se veía la fiesta, sonaba y olía.

    Según McGill, a medida que los recuerdos se reproducen a través del hipocampo, las conexiones entre las neuronas asociadas con un recuerdo eventualmente se convierten en una combinación fija, de modo que si escuchas una pieza musical, por ejemplo, es probable que te inunden otros recuerdos con los que te asocias. cierto episodio en el que escuchaste la misma música.

    Imagenes del cerebro

    En un escáner cerebral, los científicos ven cómo estas diferentes regiones del cerebro se iluminan cuando alguien está recordando un episodio de la memoria, lo que demuestra cómo los recuerdos representan un índice de estas diferentes sensaciones y pensamientos registrados.

    El hipocampo ayuda a solidificar el patrón de conexiones que forman una memoria, pero la memoria en sí depende de la solidez de las conexiones entre las células cerebrales individuales, según una investigación de McGill y de la Universidad de Nueva York.

    A su vez, las células del cerebro dependen de proteínas y otras sustancias químicas para mantener sus conexiones entre sí y comunicarse entre sí. Los científicos de la Universidad de Nueva York, el Colegio Médico de Georgia y otros lugares han demostrado con experimentos en animales que eliminar o cambiar una sola sustancia química o molécula puede prevenir la formación de recuerdos, o incluso destruir recuerdos que ya existen.

    ¿Tienes alguna pregunta? Envíelo por correo electrónico a Life's Little Mysteries e intentaremos responderlo. Debido al volumen de preguntas, lamentablemente no podemos responder individualmente, pero publicaremos las respuestas a las preguntas más intrigantes, así que vuelva pronto.


    Una nueva teoría sobre cómo se almacenan los recuerdos en el cerebro

    La investigación de la Universidad de Kent ha llevado al desarrollo de la teoría MeshCODE, una nueva teoría revolucionaria para comprender la función del cerebro y la memoria. Este descubrimiento puede ser el comienzo de una nueva comprensión de la función cerebral y del tratamiento de enfermedades cerebrales como el Alzheimer.

    En un artículo publicado por Fronteras en neurociencia molecular, El Dr. Ben Goult de la Escuela de Biociencias de Kent describe cómo su nueva teoría ve al cerebro como una supercomputadora orgánica que ejecuta un código binario complejo con células neuronales que funcionan como una computadora mecánica. Explica cómo una vasta red de moléculas de memoria que almacenan información que operan como interruptores está integrada en todas y cada una de las sinapsis del cerebro, lo que representa un código binario complejo. Esto identifica una ubicación física para el almacenamiento de datos en el cerebro y sugiere que los recuerdos están escritos en forma de moléculas en los andamios sinápticos.

    La teoría se basa en el descubrimiento de moléculas de proteína, conocidas como talina, que contienen dominios "en forma de interruptor" que cambian de forma en respuesta a las presiones de la fuerza mecánica de la célula. Estos interruptores tienen dos estados estables, 0 y 1, y este patrón de información binaria almacenada en cada molécula depende de la entrada anterior, similar a la función Guardar historial en una computadora. La información almacenada en este formato binario puede actualizarse mediante pequeños cambios de fuerza generados por el citoesqueleto de la célula.

    En el cerebro, la señalización electroquímica entre billones de neuronas se produce entre sinapsis, cada una de las cuales contiene un andamio de moléculas de talina. Una vez que se asume que es estructural, esta investigación sugiere que la red de proteínas de talina en realidad representa una serie de interruptores binarios con el potencial de almacenar información y codificar la memoria.

    Esta codificación mecánica se ejecutaría continuamente en cada neurona y se extendería a todas las células, lo que en última instancia equivaldría a un código de máquina que coordinaba todo el organismo. Desde el nacimiento, las experiencias de vida y las condiciones ambientales de un animal podrían escribirse en este código, creando una representación matemática constantemente actualizada de su vida única.

    El Dr. Goult, lector de bioquímica, dijo: “Esta investigación muestra que, en muchos aspectos, el cerebro se parece a las primeras computadoras mecánicas de Charles Babbage y su motor analítico. Aquí, el citoesqueleto sirve como palancas y engranajes que coordinan el cálculo en la célula en respuesta a la señalización química y eléctrica. Como esos primeros modelos de computación, este descubrimiento puede ser el comienzo de una nueva comprensión de la función cerebral y en el tratamiento de enfermedades cerebrales '.


    Memoria a corto plazo, como escribir su nombre con una bengala

    Todos hemos oído hablar de la memoria a corto y largo plazo. Si bien la gente tiende a usar la frase "memoria a corto plazo" para referirse a nuestro recuerdo de cosas que sucedieron recientemente, en la última hora o día, técnicamente hablando, en realidad es mucho más fugaz. La memoria a corto plazo suele durar entre 15 y 30 segundos: es un poco como escribir tu nombre en el aire con una bengala. Cualquier recuerdo que pueda recuperarse después de ese período de tiempo es un recuerdo a largo plazo.

    En términos informáticos, la memoria a corto plazo es como la RAM: contiene la información con la que estamos trabajando o usando actualmente para tareas cognitivas (pensamiento). Esta puede ser nueva información proporcionada por nuestros sentidos, por ejemplo, o información antigua recuperada de la memoria a largo plazo. Los neurocientíficos teorizan que todo este pensamiento está respaldado por patrones de actividad neuronal en la corteza prefrontal (esa parte en la parte frontal de tu cerebro).


    Células de memoria que nos ayudan a interpretar nuevas situaciones identificadas

    Resumen: Las neuronas del hipocampo que almacenan recuerdos abstractos de experiencias anteriores se activan cuando ocurren eventos nuevos pero similares.

    Fuente: MIT

    Imagina que te encuentras con un amigo para cenar en un nuevo restaurante. Puede probar platos que no haya probado antes y su entorno será completamente nuevo para usted. Sin embargo, su cerebro sabe que ha tenido experiencias similares & # 8212 leer detenidamente un menú, pedir aperitivos y derrochar un postre son todas las cosas que probablemente haya hecho al salir a cenar.

    Los neurocientíficos del MIT ahora han identificado poblaciones de células que codifican cada uno de estos segmentos distintivos de una experiencia general. Estos fragmentos de memoria, almacenados en el hipocampo, se activan cada vez que ocurre un tipo similar de experiencia y son distintos del código neuronal que almacena recuerdos detallados de una ubicación específica.

    Los investigadores creen que este tipo de & # 8220event code & # 8221, que descubrieron en un estudio con ratones, puede ayudar al cerebro a interpretar situaciones novedosas y aprender nueva información utilizando las mismas células para representar experiencias similares.

    & # 8220Cuando te encuentras con algo nuevo, hay algunos estímulos realmente nuevos y notables, pero ya sabes bastante sobre esa experiencia en particular, porque & # 8217 es un tipo de experiencia similar a lo que ya has tenido antes & # 8221 dice Susumu Tonegawa, profesor de biología y neurociencia en el Laboratorio de Genética de Circuitos Neurales RIKEN-MIT en MIT & # 8217s Picower Institute for Learning and Memory.

    Tonegawa es el autor principal del estudio, que aparece hoy en Neurociencia de la naturaleza. Chen Sun, un estudiante graduado del MIT, es el autor principal del artículo. El estudiante graduado de la Universidad de Nueva York, Wannan Yang, y el asociado técnico del Instituto Picower, Jared Martin, también son los autores del artículo.

    Codificación de la abstracción

    Está bien establecido que ciertas células del cerebro y del hipocampo están especializadas para almacenar recuerdos de ubicaciones específicas. La investigación en ratones ha demostrado que dentro del hipocampo, las neuronas llamadas células de lugar se activan cuando los animales están en una ubicación específica, o incluso si están soñando con esa ubicación.

    En el nuevo estudio, el equipo del MIT quería investigar si el hipocampo también almacena representaciones de elementos más abstractos de una memoria. Es decir, en lugar de disparar cada vez que ingresa a un restaurante en particular, dichas celdas pueden codificar & # 8220dessert, & # 8221 sin importar dónde & # 8217 lo esté comiendo.

    Para probar esta hipótesis, los investigadores midieron la actividad en las neuronas de la región CA1 del hipocampo del ratón mientras los ratones corrían repetidamente por un laberinto de cuatro vueltas. Al final de cada cuarta vuelta, los ratones recibieron una recompensa. Como era de esperar, los investigadores encontraron células de lugar que se iluminaron cuando los ratones alcanzaron ciertos puntos a lo largo de la pista. Sin embargo, los investigadores también encontraron conjuntos de células que estaban activas durante una de las cuatro vueltas, pero no las otras. Alrededor del 30 por ciento de las neuronas en CA1 parecían estar involucradas en la creación de este & # 8220event code. & # 8221

    & # 8220 Esto nos dio la idea inicial de que además de un código para el espacio, las células en el hipocampo también se preocupan por este trozo discreto de experiencia llamado vuelta 1, o este trozo discreto de experiencia llamado vuelta 2, o vuelta 3, o vuelta 4, & # 8220 # 8221 Sun dice.

    Para explorar más esta idea, los investigadores entrenaron ratones para que corrieran un laberinto cuadrado el día 1 y luego un laberinto circular el día 2, en el que también recibieron una recompensa después de cada cuarta vuelta. Descubrieron que las células del lugar cambiaban su actividad, lo que reflejaba el nuevo entorno. Sin embargo, se activaron los mismos conjuntos de celdas específicas de vuelta durante cada una de las cuatro vueltas, independientemente de la forma de la pista. La actividad de las células de codificación de vueltas y # 8217 también se mantuvo constante cuando las vueltas se acortaron o alargaron aleatoriamente.

    & # 8220Incluso en las nuevas ubicaciones espaciales, las células aún mantienen su codificación para el número de vuelta, lo que sugiere que las células que codificaban para una vuelta cuadrada 1 ahora se han transferido al código para una vuelta circular 1, & # 8221 Sun dice.

    Estos fragmentos de memoria, almacenados en el hipocampo, se activan cada vez que ocurre un tipo similar de experiencia y son distintos del código neuronal que almacena recuerdos detallados de una ubicación específica. La imagen es de dominio público.

    Los investigadores también demostraron que si usaban optogenética para inhibir la información sensorial de una parte del cerebro llamada corteza entorrinal medial (MEC), no se producía la codificación de vuelta. Ahora están investigando qué tipo de información proporciona la región MEC para ayudar al hipocampo a crear recuerdos que consisten en fragmentos de una experiencia.

    Dos códigos distintos

    Estos hallazgos sugieren que, de hecho, cada vez que cenas, se activan células de memoria similares, sin importar dónde o qué estés comiendo. Los investigadores teorizan que el hipocampo contiene & # 8220dos códigos manipulables mutua e independientemente & # 8221 Sun dice. Uno codifica los cambios continuos en la ubicación, el tiempo y la información sensorial, mientras que el otro organiza una experiencia general en trozos más pequeños que encajan en categorías conocidas como aperitivo y postre.

    & # 8220 Creemos que ambos tipos de códigos hipocampales son útiles, y ambos son importantes, & # 8221 Tonegawa dice. & # 8220Si queremos recordar todos los detalles de lo que sucedió en una experiencia específica, los cambios de momento a momento que ocurrieron, entonces el monitoreo continuo es efectivo. Pero, por otro lado, cuando tenemos una experiencia más larga, si la pones en fragmentos y recuerdas el orden abstracto de los fragmentos abstractos, eso & # 8217 es más efectivo que monitorear este largo proceso de cambios continuos. & # 8221

    Tonegawa y Sun creen que las redes de células que codifican fragmentos de experiencias también pueden ser útiles para un tipo de aprendizaje llamado aprendizaje por transferencia, que le permite aplicar el conocimiento que ya tiene para ayudarlo a interpretar nuevas experiencias o aprender cosas nuevas. El laboratorio de Tonegawa & # 8217 ahora está trabajando para tratar de encontrar poblaciones de células que puedan codificar estos conocimientos específicos.

    Fondos: La investigación fue financiada por el Centro RIKEN de Ciencias del Cerebro, el Instituto Médico Howard Hughes y la Fundación JPB.


    Cómo los cerebros de los ratones reorganizan los viejos recuerdos cuando se depositan otros nuevos

    La estructura de coactivación de las neuronas del hipocampo. Cada nodo representa una neurona. Crédito: Giuseppe P. Gava et al.

    Los investigadores de Oxford e Imperial han mapeado cómo se reorganiza la estructura de los recuerdos existentes a medida que las nuevas experiencias se comprometen con la memoria en ratones.

    Descubrieron que la arquitectura del cerebro es lo suficientemente sofisticada como para integrar nueva información y, al mismo tiempo, permitir que los recuerdos nuevos y viejos interactúen, en lugar de tener que olvidar las experiencias antiguas para dar cabida a las nuevas.

    En un estudio publicado en Neurociencia de la naturaleza, el equipo de la Universidad de Oxford y el Imperial College de Londres ideó un experimento utilizando la teoría de grafos (estructuras matemáticas que modelan las relaciones entre objetos) para estudiar cómo los ratones integran los recuerdos.

    Establecieron una tarea en la que los ratones aprendieron que un compartimento particular en un nuevo entorno contenía azúcar. Los ratones también exploraron un entorno familiar antes y después de formar esta nueva asociación entre lugares particulares y recompensa.

    Esto permitió a los científicos observar cómo el establecimiento de la nueva memoria afectó los patrones de coactividad entre las neuronas en el hipocampo, un área del cerebro que juega un papel importante en el aprendizaje y la memoria. Descubrieron que la estructura de la red que describe los patrones de activación coordinada de neuronas (coactividad) que ocurren cuando los viejos recuerdos se recuerdan en el hipocampo cambia a medida que los ratones incorporan nuevos recuerdos.

    Las neuronas del hipocampo están involucradas en la formación y retención de recuerdos. Crédito: Shutterstock

    El equipo también descubrió que durante el aprendizaje, los patrones de coactividad entre las neuronas se desarrollaron a lo largo de direcciones particulares en el "espacio de actividad neuronal". Esto mostró que la 'novedad', la ubicación espacial y la experiencia de recompensa eran factores clave involucrados en el proceso de integración de nuevos recuerdos. También descubrieron que las células de alta actividad formaban el núcleo de cada memoria, mientras que las células de baja actividad contribuían a los patrones de coactividad 'a pedido' a lo largo de los eventos conductuales, con el fin de segregar las experiencias individuales.

    Este hallazgo destaca una importante división del trabajo entre las neuronas del hipocampo. El investigador principal, el profesor David Dupret de la Universidad de Oxford, dijo: "Esta investigación arroja nueva luz sobre los mecanismos de red que subyacen al almacenamiento continuo y la recuperación de múltiples recuerdos en el hipocampo. Los neurocientíficos ahora están implementando nuevos métodos, como imágenes in vivo, para monitorear poblaciones neuronales a gran escala durante días y semanas de experiencia de aprendizaje, para comprender más sobre este proceso ".

    La investigación nos brinda una nueva forma de ver los mecanismos de red subyacentes al almacenamiento y la recuperación de múltiples recuerdos en el hipocampo. El coautor del estudio, el profesor Simon Schultz del Departamento de Bioingeniería de Imperial, dijo: "Esta investigación destaca el valor de un enfoque interdisciplinario para comprender el cerebro; al ver la memoria desde un punto de vista de ingeniería y matemática, pudimos desentrañar ideas que no ha sido posible basándose en un enfoque tradicional del estudio de la memoria ".

    Los neurocientíficos ahora están diseñando e investigando nuevas formas de monitorear redes neuronales a gran escala a lo largo del tiempo, y también están interesados ​​en el efecto del envejecimiento en la forma en que se almacenan los nuevos recuerdos.


    De gatos y bicicletas

    Probamos a 12 pacientes con epilepsia de entre 24 y 53 años. A todos se les colocaron electrodos directamente en el tejido cerebral del hipocampo y la neocorteza como parte del tratamiento de la epilepsia. Durante el experimento, los pacientes aprendieron asociaciones entre diferentes estímulos (como palabras, sonidos y videos) y luego recordaron estas asociaciones. Por ejemplo, a un paciente se le puede mostrar la palabra “gato” seguida de un video de una bicicleta en bicicleta por una calle.

    Luego, el paciente intentaría crear un vínculo vívido entre los dos (tal vez el gato en bicicleta) para ayudarlo a recordar la asociación entre los dos elementos. Más tarde, se les presentaría uno de los elementos y se les pedía que recordaran el otro. Luego, los investigadores examinaron cómo el hipocampo interactuaba con la neocorteza cuando los pacientes estaban aprendiendo y recordando estas asociaciones.

    Durante el aprendizaje, la actividad neuronal en el neocórtex se desincronizó y luego, alrededor de 150 milisegundos más tarde, la actividad neuronal en el hipocampo se sincronizó. Aparentemente, la información sobre los detalles sensoriales de los estímulos primero estaba siendo procesada por el neocórtex, antes de pasarla al hipocampo para pegarla.

    Descubrimos que el hipocampo y el neocórtex trabajan en estrecha colaboración al formar y recuperar recuerdos. Orawan Pattarawimonchai / Shutterstock

    De manera fascinante, este patrón se invirtió durante la recuperación: la actividad neuronal en el hipocampo se sincronizó primero y luego, alrededor de 250 milisegundos más tarde, la actividad neuronal en el neocórtex se desincronizó. Esta vez, pareció que el hipocampo primero recordó una parte esencial de la memoria y luego comenzó a pedirle al neocórtex los detalles.

    Nuestros hallazgos apoyan una teoría reciente que sugiere que un neocórtex desincronizado y un hipocampo sincronizado necesitan interactuar para formar y recordar recuerdos.

    Si bien la estimulación cerebral se ha convertido en un método prometedor para impulsar nuestras instalaciones cognitivas, ha resultado difícil estimular el hipocampo para mejorar la memoria a largo plazo. El problema clave ha sido que el hipocampo está ubicado en lo profundo del cerebro y es difícil de alcanzar con la estimulación cerebral que se aplica desde el cuero cabelludo. Pero los hallazgos de este estudio presentan una nueva posibilidad. Al estimular las regiones del neocórtex que se comunican con el hipocampo, quizás el hipocampo pueda ser empujado indirectamente a crear nuevos recuerdos o recordar los viejos.

    Comprender más sobre la forma en que el hipocampo y el neocórtex trabajan juntos al formar y recordar recuerdos podría ser importante para seguir desarrollando nuevas tecnologías que podrían ayudar a mejorar la memoria de quienes padecen deficiencias cognitivas como la demencia, así como impulsar la memoria en la población en general.


    Una nueva teoría importante explica a dónde van los viejos recuerdos

    Piense en las primeras vacaciones en la playa de su niñez. ¿Recuerda el color de su traje de baño, la suavidad de la arena o la emoción de su primer baño en el océano? Los primeros recuerdos como este a menudo surgen como instantáneas desvaídas, notablemente distintas de los recuerdos más nuevos que pueden sentirse tan reales como el momento presente. Con el tiempo, los recuerdos no solo pierden su rica viveza, sino que también pueden distorsionarse, ya que nuestras verdaderas experiencias se relacionan con un pasado ficticio.

    La capacidad del cerebro y los rsquos para preservar o alterar los recuerdos se encuentra en el corazón de nuestra experiencia humana básica. El tú de hoy está moldeado no solo por tu historia personal, sino también por tus visitas mentales a ese pasado, lo que te lleva a reírte de una broma que escuchaste ayer, a recordar a un viejo amigo o a encogerte al pensar en tu incómoda adolescencia. Cuando perdemos esas piezas del pasado, perdemos piezas de nuestra identidad. Pero, ¿a qué parte del cerebro van esos viejos recuerdos? A pesar de décadas de estudiar cómo el cerebro transforma los recuerdos a lo largo del tiempo, los neurocientíficos siguen estando sorprendentemente divididos sobre la respuesta.

    Algunas de las mejores pistas sobre cómo el cerebro procesa los recuerdos provienen de pacientes que can & rsquot recordar. Si el daño a un área del cerebro en particular da como resultado la pérdida de memoria, los investigadores pueden estar seguros de que la región es importante para crear o recordar recuerdos. Dichos estudios han demostrado de manera confiable que el daño al hipocampo, una región ubicada en lo profundo del cerebro, evita que las personas creen nuevos recuerdos. Pero una pregunta clave, todavía abierta a debate, es qué le sucede a un recuerdo después it & rsquos made. ¿Permanece en el hipocampo o se traslada a otras áreas del cerebro? Para responder a esto, los científicos han estudiado viejos recuerdos formados antes del daño cerebral, solo para descubrir una combinación de hallazgos inconsistentes que han dado lugar a teorías en competencia.

    Una teoría popular propone que el hipocampo es fundamental solo para los recuerdos recientes, pero no para los más antiguos. Con el tiempo, el hipocampo le enseña al cerebro circundante ya la corteza cerebral cómo representar un recuerdo. A medida que la memoria madura, el hipocampo lo expulsa para residir de forma independiente en la corteza. Si perdiera su hipocampo hoy, aún podría recordar las vacaciones de su infancia en Florida, pero el recuerdo de la cena del fin de semana pasado y rsquos se perdería. Este es el patrón exacto que los científicos han observado en muchos pacientes, incluido el célebre amnésico H.M. Después de la cirugía para extirpar una gran parte de su hipocampo, H.M. podía recordar algunos recuerdos muy antiguos, pero ya no podía crear nuevos recuerdos o recordar los años previos a su cirugía.

    Pero los investigadores han visto a otros pacientes con daño en el hipocampo que tienen déficits de memoria que se remontan a la mayor parte de su vida. Una teoría alternativa explica estas discrepancias al proponer que el hipocampo almacena selectivamente un tipo de memoria y ndash y ldquoepisódica y rdquo y ndash mientras que la corteza circundante almacena otra y ndash & ldquosemántica & rdquo. Los recuerdos episódicos suelen ser ricos en detalles sobre nuestras experiencias pasadas, mientras que los recuerdos semánticos se basan en impersonales. , conocimiento factual. A medida que una memoria envejece, propone el modelo, se copia muchas veces tanto en el hipocampo como en la corteza. Todas esas copias corticales generan una nueva memoria semántica, que representa solo la esencia o los hechos clave sobre la experiencia, sin todos sus elaborados detalles episódicos. Curiosamente, esta teoría también está respaldada por pacientes que presentan problemas de memoria dependiendo de la escribe de la memoria, en lugar de su edad. Sin un hipocampo, estos pacientes no podrían recordar la experiencia de su viaje de infancia a Florida y ndash una memoria episódica y ndash pero podía recordar el hecho que visitaron Florida y ndash una memoria semántica.

    Ambas teorías tienen campamentos de defensores acérrimos, que obtienen apoyo de casos particulares de amnesia que solo su modelo puede explicar. Pero como ninguna de las teorías encaja perfectamente con todas las piezas del rompecabezas, el campo ha entrado en un punto muerto.

    Investigadores de la Universidad Johns Hopkins han elaborado una nueva teoría que podría resolver parte de esta controversia. Su explicación se basa en la premisa de que los recuerdos se transforman cada vez que los volvemos a visitar. Según esta teoría, una memoria se codifica primero mediante la actividad coordinada de las neuronas en el hipocampo y la corteza. El hipocampo actúa como el director del cerebro y rsquos, indicando a la corteza qué neuronas en particular activar. Cada vez que recordamos esa memoria, se activa un conjunto de neuronas similar, pero no idéntico. Las neuronas que se activan con frecuencia pasan a formar parte del rastro de memoria permanente en la corteza, mientras que las que rara vez se activan se pierden. Cada reactivación vuelve a codificar la memoria y, dependiendo de qué neuronas corticales estén involucradas, puede fortalecer, debilitar o actualizar características particulares de la memoria.

    En la superficie, este nuevo modelo se parece mucho a los anteriores. Pero rompe el estancamiento de larga data al proponer que lo que hacemos con una memoria, más que su edad o tipo, determina dónde se almacena en el cerebro. Mientras que las teorías en competencia debatieron si el hipocampo solo es necesario para recuerdos recientes o recuerdos episódicos, el nuevo modelo sugiere que lo que realmente importa es la frecuencia con la que se revisa el recuerdo. Cuando un recuerdo se recuerda con frecuencia, se almacenará más rápidamente en la corteza, se volverá menos episódico y se volverá independiente del hipocampo. Pero un recuerdo que & rsquos rara vez revisó seguirá dependiendo del hipocampo. Los recuerdos más antiguos pueden recordarse con más frecuencia, pero la relación no es perfecta. Esto explicaría por qué un deterioro de la memoria amnésico & rsquos se remonta a cuarenta años, mientras que otro & rsquos se extiende sólo a diez años.

    La teoría también explica muy bien nuestro sentido subjetivo de cómo nuestros recuerdos cambian con el tiempo, es decir, cómo el hipocampo y la corteza colaboran para desvanecer o distorsionar gradualmente nuestros recuerdos. Digamos que todos los veranos recuerdan esas vacaciones en la playa. Con cada reactivación de la memoria, algunas características se refuerzan mientras que otras desaparecen, lo que explica por qué la memoria parece volverse borrosa con el tiempo. Y cuantos más detalles se pierden, menos "episódica" y más "cuosemántica" se vuelve la memoria, lo que explica la sensación de desapego personal que a menudo se asocia con recuerdos muy antiguos. Cada vez que piensa en sus vacaciones en Florida, vuelve a codificar menos detalles, lo que hace que el recuerdo se sienta menos vívido ahora que hace décadas. Hoy en día, es posible que aún pueda recordar su traje de baño azul a rayas aunque se haya perdido el olor del aire del océano.

    Cada viaje mental de regreso a Florida no solo es una oportunidad para fortalecer o debilitar la memoria, sino también para incorporar cositas ficticias. Solías estar seguro de que las vacaciones eran en Fort Lauderdale, pero tu hermana siempre habla del divertido viaje familiar a Miami. Cada vez que recuerdan juntos, la memoria de Fort Lauderdale se reactiva, pero también lo es una representación competitiva de Miami. La próxima vez que piense en las vacaciones, las representaciones de Fort Lauderdale y Miami entran en conflicto, lo que genera incertidumbre sobre el lugar al que realmente fue. Recuerda la playa de Miami bastantes veces y voil & agrave, ¡ha nacido un falso recuerdo!

    Los recuerdos se desvanecen y se transforman a medida que envejecen. Esta nueva teoría intrigante sugiere que estos cambios tienen menos que ver con la edad o el contenido de un recuerdo, y más con lo que hacer con ese recuerdo. Cambiar el pasado podría ser más fácil de lo que pensamos. Lo más probable es que lo hagas cada vez que recuerdes.


    ¿Cómo se regula la neurogénesis del hipocampo del adulto?

    El desarrollo de una interpretación funcional de la neurogénesis del hipocampo adulto en mamíferos parecía más complejo. Los primeros trabajos de Gould enfatizaron una supresión de la neurogénesis adulta que surge del estrés crónico y severo y los mediadores de una reacción de estrés como la activación del receptor NMDA y los glucocorticoides, por lo que la neurogénesis del hipocampo adulto se debe al daño del hipocampo relacionado con el estrés. ¿Esta explicación implica que, en condiciones normales, la neurogénesis del hipocampo del adulto contribuye a la función del hipocampo? El final de la década de 1990 trajo consigo una gran cantidad de estudios que mostraban los efectos de numerosas manipulaciones en la neurogénesis del hipocampo del adulto. Si bien de esta investigación no surgió una teoría concluyente de la regulación de la neurogénesis del hipocampo del adulto, se hizo evidente que la neurogénesis del adulto reacciona a una amplia gama de estímulos con gran sensibilidad pero baja especificidad.

    Una solución a este rompecabezas radica en la definición de neurogénesis. La generación de una nueva neurona a partir de una célula madre o progenitora neuronal implica una serie de pasos de desarrollo. Lo que a veces parece ser un efecto sobre la neurogénesis es a menudo un impacto sobre la proliferación celular en el que no hay certeza de un cambio detectable en el número de nuevas neuronas maduras en un momento posterior. Sin embargo, la regulación de la neurogénesis adulta ocurre en varios niveles del desarrollo neuronal, incluida la proliferación celular. La proliferación de células progenitoras podría representar una parte bastante inespecífica en esta regulación y puede estar influenciada por muchos factores diferentes.

    Los estímulos de aprendizaje y la experiencia, sin embargo, aparentemente no influyen en la proliferación de células progenitoras en la circunvolución dentada, pero ejercen un efecto de promoción de la supervivencia sobre la progenie de las células en división. Los animales que viven en un denominado "entorno enriquecido" (por ejemplo, una jaula que proporciona mucha más estimulación sensorial, física y social que el alojamiento habitual en los laboratorios) tienen un aumento neto de la neurogénesis. Este aumento no mostró una correlación obligatoria con los cambios en la proliferación celular, pero se debió a un efecto promotor de la supervivencia en la progenie de las células en división. En ratones viejos, no se detectó ningún efecto sobre el número total de células supervivientes, pero se produjo un cambio fenotípico entre estas células hacia más neuronas nuevas y a expensas de nuevas células gliales.

    La actividad física mejora la neurogénesis adulta. Además de proporcionar una pista de los vínculos potenciales entre la actividad física y mental y la salud, este hallazgo sugiere que la participación activa, en contraste con la exposición pasiva a los estímulos sensoriales, podría afectar la neurogénesis adulta. Este hallazgo encaja con las teorías del aprendizaje psicológico que también enfatizan la exploración activa y la búsqueda. Juntos, estos hallazgos apoyan la hipótesis de que, en respuesta a la demanda funcional, se pueden reclutar nuevas neuronas en los circuitos neuronales del hipocampo. La maquinaria celular necesaria para lograr este objetivo va mucho más allá de un efecto mitogénico inespecífico sobre las células progenitoras en la circunvolución dentada.


    La agresión hace que se generen nuevas células nerviosas en el cerebro.

    Un grupo de neurobiólogos de Rusia y EE. UU., Incluidos Dmitry Smagin, Tatyana Michurina y Grigori Enikolopov del Instituto de Física y Tecnología de Moscú (MIPT), han demostrado experimentalmente que la agresión influye en la producción de nuevas células nerviosas en el cerebro. Los científicos llevaron a cabo una serie de experimentos en ratones machos y publicaron sus hallazgos en la revista. Fronteras en neurociencia.

    Investigadores del Instituto de Citología y Genética de la Rama Siberiana de la Academia de Ciencias de Rusia (ICG SB RAS), MIPT, Cold Spring Harbor Laboratory y Stony Brook University and School of Medicine estudiaron los cambios que ocurrieron en los cerebros de ratones demostrando comportamiento agresivo, que atacaba a otros ratones y ganaba en peleas. Después de una victoria, estos ratones se volvieron aún más agresivos, y aparecieron nuevas neuronas en su hipocampo & # 8211 una de las estructuras clave del cerebro, además de esto, en los ratones a los que se les permitió continuar luchando se observaron ciertos cambios en la actividad de sus células nerviosas. Los científicos esperan que la nueva información sobre las bases neurobiológicas de la agresión no solo ayude a comprender este importante fenómeno, sino que también fomente la investigación en otras áreas e incluso ayude a encontrar las causas del autismo y otros trastornos similares en los seres humanos.

    Para explicar exactamente cómo la agresión afecta la formación de nuevas neuronas, cómo altera el funcionamiento del cerebro y qué tiene que ver el autismo con todo esto, debemos analizar detenidamente varios aspectos del estudio recientemente publicado.

    & # 8220 Una vez más, me sorprende cómo los bloques de construcción básicos que componen el comportamiento complejo son similares en diferentes organismos y es realmente fascinante cómo se pueden combinar con otros bloques para crear una enorme variedad de reacciones de comportamiento en animales y humanos, & # 8220 # 8221 dijo Grigori Enikolopov, director del Laboratorio de Células Madre Cerebrales de MIPT & # 8217 y autor correspondiente del estudio.

    Así es como se llevó a cabo el experimento en sí: se colocaron parejas de ratones machos en una jaula dividida en dos por una partición. La partición permitió que los animales se vieran, se escucharan y se olieran entre sí, pero no permitía el contacto físico. Todos los días, a primera hora de la tarde, se retiraba la partición y comenzaban las observaciones: normalmente no pasaba mucho tiempo para que estallaran las peleas. Después de dos o tres encuentros, el ganador se estableció y luego (después de tres minutos, o en ocasiones menos para evitar lesiones al macho derrotado) se separó nuevamente de su vecino. Después de repetir el proceso durante tres días seguidos, los científicos cambiaron los ratones en las jaulas, colocando al azar a los machos derrotados con un nuevo vecino (pero, lo más importante, cada vez que un macho derrotado fue colocado en la misma jaula que otro macho ganador) . En un grupo, después de tres semanas de estas rotaciones, se impidió que los ganadores entraran en confrontación, y en otro grupo los ratones continuaron peleando entre sí.

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    Los científicos también realizaron una serie de pruebas para demostrar el efecto de la agresión no en el cerebro, sino en el comportamiento. Por ejemplo, los ratones se colocaron en un laberinto en forma de cruz (laberinto de más) donde un corredor estaba cerrado y el otro era un espacio abierto. Cuanto más tiempo prefirieran pasar los ratones en un espacio cerrado y oscuro, más se podría describir su comportamiento como & # 8220evitando riesgos & # 8221.

    Los ratones se colocaron en una jaula con una partición transparente y otro macho en el otro lado. Cuanto más tiempo pasaban los ratones cerca de la barrera, mayor era el nivel de agresión potencial. Esta interpretación es consistente con el hecho de que los animales activos en el estudio tienden a atacar a sus parejas si surge la oportunidad (también se realizaron pruebas para demostrarlo).

    La línea es un concepto más riguroso que & # 8220species & # 8221. Una línea son todos los ratones producidos por la consanguinidad de la descendencia de un par de ratones con el mismo genotipo. La línea C57BL es una de las más comunes. Y, dicho sea de paso, BL significa negro & # 8211, por lo que los ratones de laboratorio no suelen ser blancos.

    Todas las pruebas mostraron que los machos con experiencia ganadora en varias peleas muestran una actitud más & # 8220brazen & # 8221 & # 8211, se acercan a la partición transparente con más frecuencia e inician un ataque contra sus oponentes más rápidamente. Si se privó a los ratones de pelear durante un período de tiempo antes de la prueba, se volvieron aún más agresivos: la latencia hasta el primer ataque fue casi tres veces menor y las peleas en sí duraron más. Pero lo que es particularmente interesante es que, al mismo tiempo, su nivel de ansiedad aumentó & # 8211 un hombre que logró arrancar mechones de cabello de la parte posterior de un ratón más débil preferiría evitar los espacios abiertos, prefiriendo sentarse en la oscuridad siempre que fuera posible. !

    Los ratones de diferentes líneas pueden incluso exhibir un comportamiento diferente al pelear. En una confrontación, los ratones C57BL normalmente arrancan mechones de cabello de su oponente y la espalda. Las peleas rara vez son fatales, pero se sabe que ocurren casos de esto.

    Los métodos utilizados en los experimentos no fueron elegidos al azar. Natalia Kudryavtseva, una de las autoras del estudio (Jefa del Sector de Neurogenética del Comportamiento Social en ICG SB RAS), es una líder reconocida internacionalmente en el estudio de las bases biológicas de la agresión, y el modelo conductual y el método de estudio de la agresión en ratones se ha desarrollado durante un período de décadas.

    El estudio de la agresión en el contexto de la función del cerebro a nivel de células individuales fue posible gracias a los avances logrados en neurociencia en las últimas décadas. Ahora se considera que tres afirmaciones han sido probadas de forma fiable:

        & # 8211 Nuestro comportamiento, y el comportamiento de los animales, influye en la función del cerebro y puede provocar cambios a largo plazo.

      & # 8211 Contrariamente a la opinión previamente aceptada, se pueden generar nuevas neuronas en un cerebro maduro y este proceso juega un papel clave en el aprendizaje

      & # 8211 Para iniciar cambios a largo plazo a nivel celular, las células necesitan activar ciertos genes y suprimir la actividad de otros.

      A pesar de que el ADN es el mismo en todas las células, diferentes secciones (diferentes genes) tienen un estado diferente. Si el ADN se modifica químicamente o las proteínas que se combinan con el ADN para formar cromosomas se modifican, ya no es posible leer información del gen y sintetizar moléculas codificadas por ese gen. La célula detiene la producción de proteínas innecesarias, p. Ej. una neurona no sintetiza las fibras musculares que requieren los miocitos, las células del tejido muscular. Al controlar la actividad de los genes, las neuronas también pueden reconstruirse a sí mismas, y la activación de las células madre en el cerebro puede conducir a la generación de nuevas células nerviosas & # 8211 para construir las redes neuronales que juegan un papel esencial en la memoria, por ejemplo.

      Los estudios en el campo de la neurobiología de la memoria, que se llevaron a cabo por primera vez a mediados del siglo XX, han demostrado que aprender o incluso simplemente encontrarse con algo nuevo desencadena una serie de cambios moleculares en las neuronas y ciertos genes, que los científicos denominan genes tempranos inmediatos (IEG), se activan para producir transformaciones a largo plazo en el cerebro. Si se toma una muestra de prueba del cerebro de un animal poco después de un experimento de aprendizaje y se combina con etiquetas especiales de la proteína codificada por c-fos, los científicos pueden observar los cambios provocados por el experimento. Esto es exactamente lo que hicieron los autores del artículo para rastrear los efectos de la agresión a nivel celular & # 8211 monitorear los niveles de c-fos es uno de los métodos estándar para buscar activamente cambios en las células nerviosas.

      Neurociencia & # 8211 el estudio del cerebro a menudo requiere conocimientos en campos inesperados, como óptica, teoría de juegos, economía o sociología. Las habilidades prácticas empleadas por los neurocientíficos a menudo incluyen la capacidad de manipular, programar y controlar ratas y realizar cálculos estadísticos. Es por eso que este campo interdisciplinario ha sido clasificado por separado por científicos británicos y estadounidenses como neurociencia.

      ¿Dónde? El hipocampo y la amígdala.

      La simple observación de neuronas individuales, o incluso grupos de neuronas, no da una imagen completa. Debe tenerse en cuenta la ubicación de las celdas. La actividad de las neuronas en diferentes regiones del cerebro puede variar significativamente, ya que estas regiones realizan diferentes funciones.

      En este estudio en particular, los científicos examinaron el hipocampo y la amígdala. A menudo se dice que la amígdala está asociada con las emociones y el hipocampo con la memoria, y esto generalmente es cierto & # 8211, pero debe aclararse que a pesar de esto, la memoria no está localizada en el hipocampo, y para experimentar emociones incluso los ratones necesitan algo más que la amígdala.

      Muchas estructuras en el cerebro en realidad no realizan una función específica, de la misma manera que en las computadoras se usa un procesador o un chip de RAM para una amplia variedad de tareas: no hay componentes individuales que solo se usen para juegos, o solo para juegos. programas de oficina. El hipocampo se utiliza en la formación de la memoria a largo plazo y en la navegación de laberintos & # 8211 y la amígdala es responsable del miedo, la agresión y también la ansiedad. Varios estudios en los que participaron personas incluso demostraron que la amígdala está relacionada con el alcoholismo y también con opiniones políticas. Esta extensa lista es fácil de explicar si tenemos en cuenta el hecho de que los recuerdos en sí mismos vienen en diferentes formas: un & # 8220mapa & # 8221 mental de un área, la capacidad de mantener el equilibrio al andar en bicicleta y una experiencia traumática se almacenan de manera diferente. en el cerebro.

      La amígdala interviene en la memoria de estímulos desagradables & # 8211 es la razón por la que un ratón se congela cuando se coloca en una jaula donde en una ocasión anterior se electrificó el suelo. El hipocampo también está ligado a la memoria, pero, como se demostró en la década de 1950 en el caso del paciente H.M. que se sometió a una operación fallida, almacena información sobre eventos totalmente conscientes. Henry Molaison (ampliamente conocido como H.M.), a quien le extirparon el hipocampo debido a una epilepsia severa, ¡comenzó a olvidar cosas que le habían sucedido hace solo unos minutos! Sin embargo, desarrolló la habilidad de resolver ciertos acertijos, aunque siempre que los hacía, estaba seguro de que nunca los había visto antes.

      Una jaula con piso electrificado es un método estándar para formar memoria. Nos gustaría señalar que un representante de la Oficina de Prensa del MIPT experimentó personalmente un entorno similar y confirmó que no se trata de una descarga eléctrica grave, sino de una sensación totalmente tolerable, aunque ligeramente incómoda. La mejor forma de describirlo sería decir que fue como si el suelo se hubiera convertido de repente en una esterilla de goma para masajear los pies.

      La comparación de la actividad de la amígdala y el hipocampo permitió a los científicos rastrear la influencia del experimento de agresión en dos estructuras clave a la vez. La evidencia pasada sugirió que en ratones agresivos y socialmente activos, se producen más neuronas nuevas en el hipocampo, y en líneas de ratones especialmente criadas con mayor comportamiento agresivo, el nivel de neurogénesis también es más alto que aquellos que fueron seleccionados sobre la base de una agresión reducida. .

      En este experimento, los científicos descubrieron que con peleas repetidas el nivel de la proteína c-fos aumenta en el hipocampo, pero disminuye en la amígdala. Y si se evita que el ratón participe en más luchas, estos cambios no se producen en la función de los genes tempranos inmediatos, aunque todavía se desarrollan nuevas neuronas. Los investigadores también realizaron una serie de pruebas y experimentos adicionales para interpretar las observaciones realizadas.

      La neurogénesis es el proceso mediante el cual se generan las neuronas. Es interesante notar que aún no ha sido posible ver este proceso en todas las áreas del cerebro, sin embargo en la circunvolución dentada del hipocampo se ha comprobado de manera confiable la neurogénesis.

      En términos relativos, el efecto varió desde alrededor del diez por ciento hasta el doble de la cantidad de neuronas nuevas y para las cuatro líneas de ratones utilizadas en los experimentos, el efecto fue estadísticamente significativo. Esto significa que es poco probable que sea una coincidencia la obtención de tal resultado exclusivamente debido a las diferencias individuales de los animales tiene un nivel de probabilidad muy bajo (no más de un pequeño porcentaje).

      La nueva publicación confirma una teoría anterior: los ratones # 8211 que están acostumbrados a pelear no solo se comportan de manera diferente, sino que su cerebro comienza a funcionar de manera diferente. El número de nuevas células del hipocampo aumenta, y si se permite que los ratones continúen luchando, la actividad de las células existentes también cambia. Las nuevas células parecen ser uno de los mecanismos clave del aumento de la agresión y, quizás, también de la ansiedad & # 8211, aunque los científicos aún no están seguros de esto: es casi seguro que la reputación ganadora de un ratón agresivo y dominante tendría que ser respaldada. por nuevas peleas, pero esto no es algo que ayude a reducir la ansiedad.

      En comparación con los datos anteriores, los nuevos resultados son un poco confusos en algunas áreas. Anteriormente se demostró que el aumento de la ansiedad normalmente va acompañado de una reducción de la neurogénesis, pero en este caso es al revés & # 8211 los hombres con más neuronas nuevas en el hipocampo prefieren evitar salir a áreas abiertas e iluminadas. Podría ser que una victoria produjera un efecto opuesto al efecto de la ansiedad, también podría ser que los investigadores se hayan encontrado con un nuevo fenómeno: se necesitarán más pruebas para descubrir la verdad.

      Sin embargo, la conclusión sobre la actividad de las células de la amígdala es interesante no solo en el contexto de los principios fundamentales del comportamiento en ratones. Los científicos señalan que en los humanos también la amígdala está involucrada en una serie de procesos patológicos, incluida la formación del autismo. Mayor ansiedad, comportamiento repetitivo estereotipado, capacidad alterada para comunicarse con otros & # 8211 estos síntomas se observaron en los ratones de los experimentos descritos anteriormente y son parcialmente similares a los síntomas del autismo. Quizás este pueda ser un vínculo que eventualmente conducirá al progreso no solo para los científicos, sino también para los médicos.


      Una nueva teoría sobre cómo se almacenan los recuerdos en el cerebro

      La investigación de la Universidad de Kent ha llevado al desarrollo de la teoría MeshCODE, una nueva teoría revolucionaria para comprender la función del cerebro y la memoria. Este descubrimiento puede ser el comienzo de una nueva comprensión de la función cerebral y del tratamiento de enfermedades cerebrales como el Alzheimer.

      En un artículo publicado por Fronteras en neurociencia molecular, El Dr. Ben Goult de la Escuela de Biociencias de Kent describe cómo su nueva teoría ve al cerebro como una supercomputadora orgánica que ejecuta un código binario complejo con células neuronales que funcionan como una computadora mecánica. Explica cómo una vasta red de moléculas de memoria que almacenan información que operan como interruptores está integrada en todas y cada una de las sinapsis del cerebro, lo que representa un código binario complejo. Esto identifica una ubicación física para el almacenamiento de datos en el cerebro y sugiere que los recuerdos están escritos en forma de moléculas en los andamios sinápticos.

      La teoría se basa en el descubrimiento de moléculas de proteína, conocidas como talina, que contienen dominios "en forma de interruptor" que cambian de forma en respuesta a las presiones de la fuerza mecánica de la célula. Estos interruptores tienen dos estados estables, 0 y 1, y este patrón de información binaria almacenada en cada molécula depende de la entrada anterior, similar a la función Guardar historial en una computadora. La información almacenada en este formato binario puede actualizarse mediante pequeños cambios de fuerza generados por el citoesqueleto de la célula.

      En el cerebro, la señalización electroquímica entre billones de neuronas se produce entre sinapsis, cada una de las cuales contiene un andamio de moléculas de talina. Una vez que se asume que es estructural, esta investigación sugiere que la red de proteínas de talina en realidad representa una serie de interruptores binarios con el potencial de almacenar información y codificar la memoria.

      Esta codificación mecánica se ejecutaría continuamente en cada neurona y se extendería a todas las células, lo que en última instancia equivaldría a un código de máquina que coordinaba todo el organismo. Desde el nacimiento, las experiencias de vida y las condiciones ambientales de un animal podrían escribirse en este código, creando una representación matemática constantemente actualizada de su vida única.

      El Dr. Goult, lector de bioquímica, dijo: “Esta investigación muestra que, en muchos aspectos, el cerebro se parece a las primeras computadoras mecánicas de Charles Babbage y su motor analítico. Aquí, el citoesqueleto sirve como palancas y engranajes que coordinan el cálculo en la célula en respuesta a la señalización química y eléctrica. Como esos primeros modelos de computación, este descubrimiento puede ser el comienzo de una nueva comprensión de la función cerebral y en el tratamiento de enfermedades cerebrales '.


      ¿Cómo se almacenan los recuerdos en el cerebro?

      Debido a que los recuerdos subyacen en gran parte de nuestra rica vida como seres humanos, nuestra capacidad de aprender, de contar historias, incluso de reconocernos unos a otros, es inquietante pensar que todo depende de la masa de carne y sustancia viscosa que hay entre nuestros oídos.

      Los investigadores han podido rastrear la memoria hasta el nivel estructural e incluso molecular en los últimos años, lo que demuestra que los recuerdos se almacenan en muchas estructuras cerebrales en las conexiones entre neuronas, e incluso pueden depender de una sola molécula para su estabilidad a largo plazo.

      Cómo funciona

      El cerebro almacena recuerdos de dos formas. Los recuerdos a corto plazo como un posible movimiento de ajedrez o el número de una habitación de hotel se procesan en la parte frontal del cerebro en un área altamente desarrollada llamada lóbulo prefrontal, según la Universidad McGill y el Instituto Canadiense de Neurociencias, Salud Mental y Adicciones. .

      El recuerdo a corto plazo se traduce en memoria a largo plazo en el hipocampo, un área en el cerebro más profundo. Según McGills, el hipocampo toma recuerdos simultáneos de diferentes regiones sensoriales del cerebro y los conecta en un solo "episodio" de memoria, por ejemplo, puede tener un recuerdo de una cena en lugar de múltiples recuerdos separados de cómo se veía la fiesta, sonaba y olía.

      Según McGill, a medida que los recuerdos se reproducen a través del hipocampo, las conexiones entre las neuronas asociadas con un recuerdo eventualmente se convierten en una combinación fija, de modo que si escuchas una pieza musical, por ejemplo, es probable que te inunden otros recuerdos con los que te asocias. cierto episodio en el que escuchaste la misma música.

      Imagenes del cerebro

      En un escáner cerebral, los científicos ven cómo estas diferentes regiones del cerebro se iluminan cuando alguien está recordando un episodio de la memoria, lo que demuestra cómo los recuerdos representan un índice de estas diferentes sensaciones y pensamientos registrados.

      El hipocampo ayuda a solidificar el patrón de conexiones que forman una memoria, pero la memoria en sí depende de la solidez de las conexiones entre las células cerebrales individuales, según una investigación de McGill y de la Universidad de Nueva York.

      A su vez, las células del cerebro dependen de proteínas y otras sustancias químicas para mantener sus conexiones entre sí y comunicarse entre sí. Los científicos de la Universidad de Nueva York, el Colegio Médico de Georgia y otros lugares han demostrado con experimentos en animales que eliminar o cambiar una sola sustancia química o molécula puede prevenir la formación de recuerdos, o incluso destruir recuerdos que ya existen.

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      Memoria a corto plazo, como escribir su nombre con una bengala

      Todos hemos oído hablar de la memoria a corto y largo plazo. Si bien la gente tiende a usar la frase "memoria a corto plazo" para referirse a nuestro recuerdo de cosas que sucedieron recientemente, en la última hora o día, técnicamente hablando, en realidad es mucho más fugaz. La memoria a corto plazo suele durar entre 15 y 30 segundos: es un poco como escribir tu nombre en el aire con una bengala. Cualquier recuerdo que pueda recuperarse después de ese período de tiempo es un recuerdo a largo plazo.

      En términos informáticos, la memoria a corto plazo es como la RAM: contiene la información con la que estamos trabajando o usando actualmente para tareas cognitivas (pensamiento). Esta puede ser nueva información proporcionada por nuestros sentidos, por ejemplo, o información antigua recuperada de la memoria a largo plazo. Los neurocientíficos teorizan que todo este pensamiento está respaldado por patrones de actividad neuronal en la corteza prefrontal (esa parte en la parte frontal de tu cerebro).


      Ver el vídeo: CÓMO SE PRODUCEN LOS RECUERDOS? 1 (Mayo 2022).