Neurona del hipocampo (en amarillo) cuya actividad eléctrica fue aislada durante consolidación de la memoria. CSIC
Científicos españoles y húngaros han identificado las huellas que dejan los recuerdos en el cerebro y aislado la actividad de las neuronas individuales mientras experimentan recuerdos.
Han descubierto también que la participación de las neuronas individuales en el recuerdo es extremadamente selectiva, ya que sólo aquellas neuronas del hipocampo que contienen información sobre el recuerdo a reactivar reciben más “excitación” que “inhibición”, y son reclutadas de forma precisa por la dinámica cerebral.
“Hemos visto que la mayoría de células del hipocampo experimentan una competición entre “excitación” e “inhibición” eléctrica que se compensa exquisitamente, en una suerte de yin-yang celular”, explica Manuel Valero, investigador del Instituto Cajal y primer autor del estudio, en un comunicado del CSIC.
“Sólo aquellas neuronas del hipocampo que contienen información sobre el recuerdo a reactivar recibirían más “excitación” que “inhibición”, y serían reclutadas de forma precisa. Este mecanismo podría permitir al hipocampo compaginar su altísima capacidad para representar recuerdos diferentes con una gran precisión para reactivar un recuerdo dado”, añade Valero.
En el estudio, los investigadores han utilizado técnicas de aprendizaje automático por ordenador, basado en redes neuronales artificiales, para estudiar las huellas de la actividad eléctrica del cerebro producidas durante la reactivación de la memoria.
“Así, hemos identificado, entre todas las huellas eléctricas registradas, aquellas que almacenan el mismo contenido de información, y, por tanto, corresponden al mismo “recuerdo”. Utilizando técnicas experimentales hemos conseguido aislar la actividad de neuronas individuales durante estos ‘recuerdos’”, explica Liset Menéndez de la Prida, investigadora del Instituto Cajal y directora del estudio.
El estudio muestra, además, que el desequilibrio entre “excitación” e “inhibición” de las células, característico de algunas enfermedades cerebrales como la epilepsia, podría ser catastrófico en la reactivación de los recuerdos.
“En la epilepsia se da una fuerte coincidencia con déficits de memoria, sobre todo en la consolidación de los recuerdos. Los datos obtenidos sugieren que la alteración del equilibrio excitación-inhibición no sólo contribuye a la actividad epiléptica sino a colapsar los recuerdos individuales durante el proceso de consolidación, mezclándolos de forma indisoluble”, explica Menéndez de la Prida.
Han descubierto también que la participación de las neuronas individuales en el recuerdo es extremadamente selectiva, ya que sólo aquellas neuronas del hipocampo que contienen información sobre el recuerdo a reactivar reciben más “excitación” que “inhibición”, y son reclutadas de forma precisa por la dinámica cerebral.
“Hemos visto que la mayoría de células del hipocampo experimentan una competición entre “excitación” e “inhibición” eléctrica que se compensa exquisitamente, en una suerte de yin-yang celular”, explica Manuel Valero, investigador del Instituto Cajal y primer autor del estudio, en un comunicado del CSIC.
“Sólo aquellas neuronas del hipocampo que contienen información sobre el recuerdo a reactivar recibirían más “excitación” que “inhibición”, y serían reclutadas de forma precisa. Este mecanismo podría permitir al hipocampo compaginar su altísima capacidad para representar recuerdos diferentes con una gran precisión para reactivar un recuerdo dado”, añade Valero.
En el estudio, los investigadores han utilizado técnicas de aprendizaje automático por ordenador, basado en redes neuronales artificiales, para estudiar las huellas de la actividad eléctrica del cerebro producidas durante la reactivación de la memoria.
“Así, hemos identificado, entre todas las huellas eléctricas registradas, aquellas que almacenan el mismo contenido de información, y, por tanto, corresponden al mismo “recuerdo”. Utilizando técnicas experimentales hemos conseguido aislar la actividad de neuronas individuales durante estos ‘recuerdos’”, explica Liset Menéndez de la Prida, investigadora del Instituto Cajal y directora del estudio.
El estudio muestra, además, que el desequilibrio entre “excitación” e “inhibición” de las células, característico de algunas enfermedades cerebrales como la epilepsia, podría ser catastrófico en la reactivación de los recuerdos.
“En la epilepsia se da una fuerte coincidencia con déficits de memoria, sobre todo en la consolidación de los recuerdos. Los datos obtenidos sugieren que la alteración del equilibrio excitación-inhibición no sólo contribuye a la actividad epiléptica sino a colapsar los recuerdos individuales durante el proceso de consolidación, mezclándolos de forma indisoluble”, explica Menéndez de la Prida.
Doble función del hipocampo
Valero añade que con el avance de la neurociencia se ha descubierto que el hipocampo tiene una doble función que lo hace indispensable en los procesos de generación de la memoria.
“En primer lugar, representa la situación a tiempo real del sujeto; por ejemplo, la actividad de los circuitos del hipocampo del lector, en este instante, representan información del lugar y el momento en el que se encuentra mediante secuencias de actividad neuronal – su posición en la habitación, la compañía que tiene, el marco temporal en el que se encuentra, etc –. Una vez recopilada la información” –añade Valero-, “para que el cerebro pueda disponer del recuerdo de este instante, el hipocampo del lector deberá transformarlo en memoria a largo plazo. Y este proceso lo lleva a cabo el hipocampo a través de un proceso llamado consolidación. Durante la consolidación se reactivan a alta velocidad las secuencias neuronales activadas durante la experiencia, algo así como reviviendo la situación. Un proceso costosamente energético, y que deja una huella eléctrica que los investigadores son ahora capaces de leer en registros intracerebrales.”
El trabajo, publicado en la revista Neuron, y que cuenta con la colaboración de científicos de la Fundación para la Investigación del Hospital de Parapléjicos de Toledo y la Universidad de Szeged (Hungría), ha estudiado los eventos eléctricos responsables de la memoria en el hipocampo, una región cerebral fundamental para estos procesos y descubierto algunas claves básicas del proceso de consolidación de la memoria.
Valero añade que con el avance de la neurociencia se ha descubierto que el hipocampo tiene una doble función que lo hace indispensable en los procesos de generación de la memoria.
“En primer lugar, representa la situación a tiempo real del sujeto; por ejemplo, la actividad de los circuitos del hipocampo del lector, en este instante, representan información del lugar y el momento en el que se encuentra mediante secuencias de actividad neuronal – su posición en la habitación, la compañía que tiene, el marco temporal en el que se encuentra, etc –. Una vez recopilada la información” –añade Valero-, “para que el cerebro pueda disponer del recuerdo de este instante, el hipocampo del lector deberá transformarlo en memoria a largo plazo. Y este proceso lo lleva a cabo el hipocampo a través de un proceso llamado consolidación. Durante la consolidación se reactivan a alta velocidad las secuencias neuronales activadas durante la experiencia, algo así como reviviendo la situación. Un proceso costosamente energético, y que deja una huella eléctrica que los investigadores son ahora capaces de leer en registros intracerebrales.”
El trabajo, publicado en la revista Neuron, y que cuenta con la colaboración de científicos de la Fundación para la Investigación del Hospital de Parapléjicos de Toledo y la Universidad de Szeged (Hungría), ha estudiado los eventos eléctricos responsables de la memoria en el hipocampo, una región cerebral fundamental para estos procesos y descubierto algunas claves básicas del proceso de consolidación de la memoria.
Referencia
Mechanisms for Selective single-Cell Reactivation during Offline Sharp-Wave Ripples and Their Distortion by Fas1t Ripples. Neuron, Volume 94, Issue 6, p1234–1247.e7, 21 June 2017. Doi: 10.1016/j.neuron.2017.05.032
Mechanisms for Selective single-Cell Reactivation during Offline Sharp-Wave Ripples and Their Distortion by Fas1t Ripples. Neuron, Volume 94, Issue 6, p1234–1247.e7, 21 June 2017. Doi: 10.1016/j.neuron.2017.05.032