Al igual que los miembros de una orquesta necesitan un conductor para mantenerse al ritmo, las neuronas del cerebro necesitan ondas de actividad oportunas para organizar los recuerdos a lo largo del tiempo. En el hipocampo, el centro de memoria del cerebro, el ordenamiento temporal del código neurales importante para construir un mapa mental de dónde has estado, dónde estás y hacia dónde vas. Publicado el 30 de mayo en Neurociencia de la naturaleza , una investigación del Instituto de Ciencias del Cerebro RIKEN en Japón ha identificado cómo las neuronas que representan el espacio en los ratones permanecen en el tiempo.
Mientras un mouse navega por su entorno, el área central del hipocampo llamada CA1 se basa en ondas rítmicas de entrada neural de las regiones cerebrales cercanas para producir un mapa actualizado del espacio. Cuando los investigadores desactivaron la entrada del área cercana del hipocampo CA3, los mapas actualizados se volvieronmientras los ratones aún podían hacer una tarea de navegación simple, y las señales de neuronas individuales parecían representar el espacio con precisión, el código de nivel de población u 'orquesta' estaba fuera de tiempo y contenía errores. "La música neuronal no cambió".dijo el autor principal Thomas McHugh, "pero al silenciar la entrada de CA3 a CA1 en el hipocampo nos deshacemos del conductor".
McHugh y el coautor Steven Middleton lograron esto mediante la ingeniería genética de ratones para expresar una toxina nerviosa en CA3 que cerró las uniones sinápticas entre CA3 y otras áreas del cerebro. La actividad neuronal general se conservó, pero con la comunicación sináptica efectivamente silenciada, ellospodría medir el impacto de eliminar la entrada de CA3 en el mapa espacial en el área CA1.
Mientras los ratones corrían arriba y abajo de una pista, los autores registraron múltiples neuronas individuales, así como la corriente eléctrica sumada de un grupo más grande de neuronas, llamadas potenciales de campo locales. Esto les permitió monitorear cada ciclo theta, el período de tiempo durante el cualel hipocampo actualiza su mapa neuronal del espacio a medida que se mueve el mouse.
Comparando la actividad individual y de la población en ratones normales y transgénicos, hicieron una observación aparentemente paradójica. A medida que los ratones transgénicos se movían en el recinto, las neuronas individuales continuaron actualizando su actividad a un intervalo regular de 8 Hz, conocido como ciclo thetaprecesión de fase. Esta organización cíclica de información, sin embargo, estuvo ausente en la población de neuronas. "Sin el aporte de CA3, no hubo una organización global de las señales neuronales a lo largo del ciclo theta para definir de dónde vino o hacia dónde iba el ratón.", dijo McHugh.
El descubrimiento del mapa mental del espacio en el hipocampo fue galardonado con el Premio Nobel de Fisiología o Medicina 2014, pero no se conocía la circuitería que conecta los conjuntos de células de lugar, que también se utilizan para el procesamiento de la memoria, y cómo se actualizan en tiempo realSin la entrada de CA3, la predicción precisa de la ubicación espacial a partir del código neural del conjunto se ve afectada. El mouse todavía sabe dónde está, pero los pequeños errores en la representación del espacio de las neuronas individuales se complican sin que CA3 dirija el conjunto CA1 ".Si se activa en secuencia, no se pueden organizar los recuerdos a lo largo del tiempo ", dice McHugh." Ya sea en ratones o humanos, se necesita una organización temporal para llegar de aquí para allá, para tomar decisiones y alcanzar objetivos ". Si el apagado de CA3 fuera posibleEn los humanos, sugiere McHugh, los recuerdos probablemente serían inútiles y confusos. El trabajo anterior con estos mismos ratones señaló un papel similar para las neuronas CA3 en la organización de la información durante el sueño, un proceso requerido paraalmacenamiento de memoria a largo plazo.
Si bien las neuronas individuales del hipocampo continúan funcionando, este estudio muestra que la orquesta neural necesita la entrada de CA3 para servir como conductor. Esto significa que diferentes estrategias de codificación neural están disociadas pero son interdependientes en el cerebro. Quizás lo más importante, los autores observaron una disminuciónen las oscilaciones neurales características de la comunicación CA3 a CA1. Se han identificado interrupciones en estas oscilaciones en enfermedades que van desde la esquizofrenia hasta el Alzheimer y una comprensión más profunda de cómo los ritmos del cerebro organizan la información puede arrojar luz sobre los mecanismos del circuito de estos trastornos.
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Materiales proporcionado por RIKEN . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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