Cuando recuerdas una experiencia particular, esa memoria tiene tres elementos críticos: qué, cuándo y dónde. Los neurocientíficos del MIT ahora han identificado un circuito cerebral que procesa los componentes de la memoria "cuándo" y "dónde".
Este circuito, que conecta el hipocampo y una región de la corteza conocida como corteza entorrinal, separa la ubicación y el tiempo en dos flujos de información. Los investigadores también identificaron dos poblaciones de neuronas en la corteza entorrinal que transmiten esta información, denominada "océano"celdas "y" celdas de isla "
Modelos anteriores de memoria habían sugerido que el hipocampo, una estructura cerebral crítica para la formación de la memoria, separa el tiempo y la información de contexto. Sin embargo, el nuevo estudio muestra que esta información se divide incluso antes de que llegue al hipocampo.
"Sugiere que hay una dicotomía de la función aguas arriba del hipocampo", dice Chen Sun, un estudiante graduado del MIT en ciencias cerebrales y cognitivas y uno de los autores principales del artículo, que aparece en la edición del 23 de septiembre de neurona . "Hay una vía que alimenta información temporal al hipocampo, y otra que alimenta representaciones contextuales al hipocampo".
El otro autor principal del artículo es el postdoctorado del MIT Takashi Kitamura. El autor principal es Susumu Tonegawa, el Profesor Picower de Biología y Neurociencia y director del Centro RIKEN-MIT de Genética de Circuitos Neurales en el Instituto Picower para el Aprendizaje y la Memoria del MIT. Otros autoresson el asistente técnico del Instituto Picower, Jared Martin, la estudiante graduada de la Universidad de Stanford, Lacey Kitch, y Mark Schnitzer, profesor asociado de biología y física aplicada en Stanford.
cuándo y dónde
Ubicada a las afueras del hipocampo, la corteza entorrinal transmite información sensorial de otras áreas corticales al hipocampo, donde se forman los recuerdos. Tonegawa y sus colegas identificaron células de islas y océanos hace unos años, y han estado trabajando desde entonces para descubrir sus funciones.
En 2014, el laboratorio de Tonegawa informó que las células de la isla, que forman pequeños grupos rodeados de células oceánicas, son necesarias para que el cerebro forme recuerdos que unan dos eventos que ocurren en rápida sucesión. En el nuevo estudio de Neuron, el equipo descubrió que las células oceánicasson necesarios para crear representaciones de una ubicación donde tuvo lugar un evento.
"Las células oceánicas son importantes para las representaciones contextuales", dice Sun. "Cuando estás en la biblioteca, cuando cruzas la calle, cuando estás en el metro, tienes diferentes recuerdos asociados con cada uno de estos contextos"
Para descubrir estas funciones, los investigadores etiquetaron las dos poblaciones celulares con una molécula fluorescente que se ilumina cuando se une al calcio, una indicación de que la neurona se está disparando. Esto les permitió determinar qué células estaban activas durante las tareas que requieren ratones paradiscriminar entre dos entornos diferentes o vincular dos eventos a tiempo.
Los investigadores también usaron una técnica llamada optogenética, que les permite controlar la actividad de las neuronas usando la luz, para investigar cómo cambió el comportamiento de los ratones cuando las células de la isla o las células del océano fueron silenciadas.
Cuando bloquearon la actividad de las células oceánicas, los animales ya no pudieron asociar un cierto ambiente con el miedo después de recibir un choque en el pie allí. La manipulación de las células de la isla, mientras tanto, permitió a los investigadores alargar o acortar la brecha de tiempo entre eventos que podríanestar vinculado en la memoria de los ratones.
flujo de información
Anteriormente, el laboratorio de Tonegawa descubrió que las tasas de disparo de las células de la isla dependen de qué tan rápido se mueve el animal, lo que lleva a los investigadores a creer que las células de la isla ayudan al animal a navegar por el espacio. Las células del océano, mientras tanto, ayudan al animal a reconocerdonde está en un momento dado.
Los investigadores también encontraron que estas dos corrientes de información fluyen desde la corteza entorrinal a diferentes partes del hipocampo: las células oceánicas envían su información contextual a las regiones CA3 y circunvolución dentada, mientras que las células de la isla se proyectan a las células CA1.
El laboratorio de Tonegawa ahora está realizando más estudios sobre cómo la corteza entorrinal y otras partes del cerebro representan el tiempo y el lugar. Los investigadores también están investigando cómo la información sobre el tiempo y la ubicación se procesan en el cerebro para crear una memoria completa de un evento.
"Para formar una memoria episódica, cada componente debe recombinarse juntos", dice Kitamura. "Esta es la siguiente pregunta".
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por Instituto de Tecnología de Massachusetts . Original escrito por Anne Trafton. Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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