Los neurocientíficos de Columbia han descrito la actividad de las células cerebrales recién generadas en ratones despiertos, un proceso conocido como neurogénesis adulta, y revelaron el papel fundamental que desempeñan estas células en la formación de recuerdos. La nueva investigación también ofrece pistas sobre lo que sucede cuando elel proceso de codificación de memoria sale mal
Este estudio, dirigido por investigadores del Mortimer B. Zuckerman Mind Brain Behavior Institute de Columbia y el Centro Médico de la Universidad de Columbia CUMC, fue publicado en neurona .
"Nuestro enfoque nos permite comparar la actividad de las células recién nacidas y maduras en los cerebros de los animales que se comportan", dijo Attila Losonczy, MD, PhD, investigadora principal del Instituto Zuckerman de Columbia, profesora asistente de neurociencia en CUMC y autora principaldel documento "Estos hallazgos podrían ayudar a los científicos a descifrar el papel que desempeña la neurogénesis adulta en la salud y la enfermedad"
La mayoría de las células cerebrales se producen antes del nacimiento, pero algunas regiones cerebrales selectas continúan desarrollando nuevas células hasta la edad adulta. Una de esas regiones se llama giro dentado, una estructura diminuta en el hipocampo, la sede del cerebro para el aprendizaje y la memoria. Pero porqueEl giro dentado es tan pequeño y está tan enterrado dentro del cerebro que los científicos han tenido dificultades para estudiarlo.
"Una de las grandes preguntas sin respuesta en neurociencia es, ¿por qué la naturaleza decidió reponer células en esta región del cerebro, pero no en otras?", Dijo el Dr. Losonczy. "En este estudio, desarrollamos métodos sofisticados y refinados para investigaresta pregunta más a fondo que nunca "
Estudios anteriores sugirieron que las células dentro del giro dentado, conocidas como células granulares, permiten al cerebro distinguir entre entornos similares, pero diferentes. Este proceso, conocido como separación de patrones, es un componente clave del GPS interno del cerebro. Ayudarecordemos dónde estacionamos el automóvil esta mañana, en comparación con dónde estacionamos hace dos semanas, por ejemplo.
"La mayoría de las células granulares están presentes en la circunvolución dentada desde el nacimiento, pero un pequeño porcentaje es el resultado de la neurogénesis adulta, que produce células granulares frescas en la edad adulta", dijo René Hen, PhD, profesor de neurociencia y farmacología en psiquiatría en CUMC y un autor principal del artículo: "Presumimos que estas llamadas células granuladas nacidas en adultos desempeñan un papel crucial en la separación de patrones".
Usando un microscopio de dos fotones, los investigadores observaron la actividad de las células granulares nacidas en adultos en los cerebros de los ratones mientras caminaban por una cinta de correr. Para inducir la formación de nuevos recuerdos, esta cinta estaba llena de texturas distintas yrodeado de diferentes señales multisensoriales. Los científicos pudieron mapear cómo ambos tipos de células granulares, las células nuevas, nacidas en adultos, así como las viejas y maduras, estaban involucradas en la separación de patrones.
"Otros estudios no pudieron obtener imágenes de la circunvolución dentada, y mucho menos las células individuales que residen dentro de ella, a este nivel de detalle", dijo Mazen Kheirbek, PhD, el último autor del artículo que completó este trabajo mientras estaba en Columbia ".Aquí, pudimos demostrar que las células granulares nacidas en adultos actúan de manera diferente que sus vecinos maduros y determinar por qué esa diferencia es tan crítica ".
La diferencia, encontraron los investigadores, radica en el patrón de actividad único de las células adultas. Poco después de que se producen, las células granulares nacidas en adultos exhiben una excitabilidad aumentada en comparación con sus contrapartes maduras. Pero después de seis semanas, esta actividad disminuyeLa explosión inicial de excitabilidad, postularon los autores, podría ser clave para capturar los recuerdos necesarios para la separación de patrones.
Para determinar qué sucede cuando se interrumpe este proceso, los investigadores colocaron a los ratones en un ambiente y les dieron un pequeño golpe de pie. Luego, introdujeron a los animales en un segundo ambiente seguro, similar, pero distinto del primero.Mediante el uso de la optogenética, una técnica que utiliza luz láser para manipular células cerebrales específicas, los científicos silenciaron temporalmente las células granulares nacidas en adultos durante la exposición al ambiente seguro. Un ratón normal y sano podría distinguir entre las dos configuraciones y exhibir un temorrespuesta al entorno desfavorable. Pero para los ratones con las células cerebrales silenciadas, ambos entornos, tanto peligrosos como seguros, parecían iguales, haciendo que los ratones temieran a ambos entornos.
"Estos hallazgos revelan que las células granulares nacidas en adultos se requieren no solo para codificar el recuerdo de una nueva experiencia, sino también para determinar si una experiencia es diferente de la siguiente", dijo el Dr. Kheirbek. "La fusión de recuerdos,que es lo que observamos cuando las células nacidas en adultos fueron silenciadas, es una característica clave de una amplia gama de afecciones psiquiátricas, desde trastornos de ansiedad y estado de ánimo hasta trastornos de estrés postraumático ".
"De hecho, la incapacidad para discriminar entre dos eventos distintos, pero similares, como un disparo de bala versus un tiro de auto, a menudo se observa en estos trastornos", dijo el Dr. Hen. "Comprender cómo impactan las células granulares nacidas en adultosEl comportamiento en el cerebro vivo es un paso importante para un día aprovechar este proceso con fines terapéuticos ".
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Materiales proporcionado por El Instituto Zuckerman de la Universidad de Columbia . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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