Los científicos de Columbia han descubierto una característica clave del GPS del cerebro que ayuda a un mouse a encontrar lo que está buscando. El estudio permitió a los científicos definir las tareas precisas de las células en una región particular del hipocampo, el centro de aprendizaje y memoria del cerebro.La investigación también avanza una búsqueda de larga data en el campo de la neurociencia: rastrear el camino que toma la información mientras viaja a través del cerebro.
Los autores anunciaron estos hallazgos en la revista neurona .
"En este estudio, nuestro objetivo era simular lo que hacen nuestros cerebros mientras caminamos sin rumbo por la calle, frente a cómo se comportan nuestros cerebros cuando buscan una dirección específica", dijo Attila Losonczy, MD, PhD, investigadora principal de ColumbiaMortimer B. Zuckerman Mind Brain Behavior Institute, profesor asociado de neurociencia en el Centro Médico de la Universidad de Columbia CUMC y autor principal del artículo. "Al usar el potente microscopio de dos fotones, pudimos observar la actividad de células individuales en el ratónhipocampo, y luego vincula esa actividad a un comportamiento específico, en este caso, la navegación, una hazaña tecnológica que hubiera sido imposible hace solo unos años ".
El hipocampo puede dividirse en distintas áreas que forman un circuito interconectado a través del cual se procesa la información relacionada con la memoria. Para este estudio, el Dr. Losonczy y su equipo se centraron en el nodo de salida principal del hipocampo, el área CA1, que fue descubierto porcientíficos para codificar la ubicación de uno: trabajo que recibió el Premio Nobel 2014.
"Hemos sabido que CA1 se puede dividir en dos subcapas de células distintas: las subcapas profundas y superficiales", dijo Nathan Danielson, un candidato a doctorado en neurociencia en CUMC y el primer autor del artículo. "Los científicos se han preguntado si esta divisiónfue una indicación de que estas dos subcapas en realidad tenían diferentes propósitos en el aprendizaje y la memoria. Pero nadie lo había probado, por lo que decidimos buscar ".
Para estudiar estas células, los investigadores colocaron ratones en cintas de correr que tenían colores, texturas y olores distintos, mientras que un microscopio de dos fotones controlaba la actividad celular en el CA1. Luego, los ratones realizaron dos tareas.
En el primero, los ratones corrieron en una cinta de correr mientras experimentaban diferentes imágenes y sonidos, algunos familiares y otros nuevos. En el segundo, a los ratones se les dio la tarea de encontrar una recompensa de agua colocada en un lugar específico sin marcar a lo largo de la cinta de correr.El equipo repitió estos experimentos en el transcurso de varias sesiones y monitoreó cómo cada una de las subcapas respondía a los diferentes tipos de aprendizaje.
Cuando los ratones realizaron la primera tarea, las células en la subcapa superficial de CA1 parecían crear un mapa interno que permaneció en gran medida sin cambios de una sesión a otra. Por el contrario, las células en la subcapa profunda formaron un mapa interno que era mucho más dinámico:- En efecto, volver a dibujar una versión diferente del mapa durante cada sesión.
Sin embargo, durante la segunda tarea, cuando los ratones necesitaban conocer la ubicación de la recompensa oculta, los mapas en la subcapa profunda eran significativamente más estables y menos dinámicos que en la primera tarea. Los científicos también descubrieron queLa actividad de la subcapa estaba estrechamente relacionada con la capacidad del animal para encontrar la recompensa. Esta distinción entre las subcapas, argumentan los autores, podría significar dos procesos diferentes importantes para la navegación.
"Si estás caminando por la calle buscando algo específico, por ejemplo, tu restaurante favorito, tu cerebro primero necesita un mapa del vecindario en general", dijo Danielson. Pero para encontrar ese restaurante en particular, continuó,el cerebro también asigna importancia, o importancia, a esa ubicación específica.
"En cierto sentido, es la forma en que el cerebro marca una ubicación en un mapa con una X gigante", dijo Danielson. "Así que cuando buscas ese restaurante, necesitas tanto el mapa como la X. Nuestros hallazgos sugieren que,en el cerebro, estos distintos tipos de información podrían ser transmitidos por las distintas subcapas del CA1 ".
"Y si un mes después quisiera visitar un lugar nuevo, la subcapa profunda actualizaría el mapa, marcando efectivamente el lugar de la nueva ubicación, mientras que el mapa subyacente del vecindario, creado por la subcapa superficial, permanecería relativamente sin cambios", agregó el Dr. Losonczy.
Para el Dr. Losonczy, este estudio habla de la ingeniosa forma en que la arquitectura subyacente del cerebro le permite realizar un tipo específico de navegación.
"Es sorprendente que la capacidad de navegar a una ubicación deseada, una hazaña enormemente compleja, pueda representarse de manera tan precisa en la estructura del hipocampo", dijo. "Y es aún más sorprendente que ahora podamos presenciar cómo sucede entiempo real."
Fuente de la historia :
Materiales proporcionados por El Instituto Zuckerman de la Universidad de Columbia . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
Referencia del diario :
Cite esta página :