La región del hipocampo CA3 juega un papel clave en el aprendizaje y la memoria. Una de las propiedades más notables de la red es su capacidad para recuperar recuerdos almacenados previamente de versiones incompletas o degradadas, un fenómeno que se conoce ampliamente como finalización de patrones.generalmente aceptado que las sinapsis entre las células piramidales CA3, las sinapsis recurrentes CA3-CA3, desempeñan un papel clave en la finalización del patrón, pero cómo funciona exactamente esto sigue siendo enigmático.
En un artículo de investigación reciente titulado "Mecanismos sinápticos para completar patrones en la red CA3 del hipocampo", publicado el 9 de septiembre de 2016, en ciencia , Jose Guzman, Alois Schlögl, Michael Frotscher y Peter Jonas han investigado estos mecanismos mediante la combinación del análisis de conectividad funcional y el modelado de redes. Sus hallazgos sugieren que las reglas de conectividad sináptica entre las células piramidales CA3 contribuyen a la notable eficiencia de la finalización del patrón.
Las teorías anteriores de la formación del hipocampo a menudo representaban la región CA3 como una red de células altamente interconectadas. Los neurocientíficos del Instituto de Ciencia y Tecnología de Austria IST Austria probaron esta hipótesis utilizando una técnica que permite monitorear la conexión entre señales eléctricas enhasta ocho neuronas al mismo tiempo. Utilizando esta técnica de grabación octuple, hicieron varias observaciones muy sorprendentes. Primero, descubrieron que la conectividad era escasa, con una probabilidad de conexión promedio de aproximadamente 1%. Esto desafía masivamente el dogma de una red decélulas altamente conectadas. Aún más sorprendente, descubrieron que la conectividad en la red no es aleatoria, pero exhibe motivos de conectividad que ocurren con mucha más frecuencia de lo esperado para una red aleatoria. Por lo tanto, la estructura de la red CA3 del hipocampo puede ser algo que recuerda a unarquitectura del "mundo pequeño" tal como se encuentra en las redes sociales. Finalmente, los autores revelaron que SynaptLas conexiones ic entre dos celdas están mediadas por solo uno o dos contactos sinápticos.Esto también es notable porque se han encontrado números mucho más altos para las conexiones sinápticas excitadoras en la neocorteza.
¿Cuál podría ser el significado funcional de estas reglas de conectividad sináptica altamente específicas, en particular en relación con la finalización del patrón? Para abordar esta pregunta, Peter Jonas y su equipo construyeron un modelo de la red CA3 que incorpora muchas de estas nuevas observaciones experimentales.A diferencia de muchos estudios anteriores, la red se implementó en tamaño completo, de modo que se simularon las 330,000 neuronas CA3 del hipocampo de rata. Este enfoque de modelado hizo un uso intensivo del grupo de computadoras de IST Austria, y fue fuertemente apoyado por el servicio científicounidad "computación científica" del instituto. Los autores encontraron que un modelo de red de tamaño completo con conectividad realista del 1% fue capaz de realizar el cómputo de red de la finalización del patrón.
Además, descubrieron que la presencia de motivos de conectividad aumentaba, bajo ciertas condiciones, el rendimiento de la red. Finalmente, el diseño de conexiones sinápticas basadas en uno o dos contactos sinápticos también parece útil para completar el patrón, aparentemente porque minimiza la redundanciaen el flujo de información en la red. Por lo tanto, tanto macro por ejemplo, motivos como microconectividad por ejemplo, propiedades de conexión facilitan la finalización del patrón en la red de células CA3. "Los resultados proporcionan una buena demostración de cómo la construcción de la cita de Hopfield"y entiendes que "se puede aplicar con éxito a preguntas importantes en neurociencia", dice Peter Jonas, quien dirige el grupo de neurociencia celular.
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Materiales proporcionado por Instituto de Ciencia y Tecnología de Austria . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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