El cerebro almacena recuerdos a través de un conjunto neuronal, llamadas células engram. Se estableció un sistema único para transferir la actividad de la población neuronal a la luz con discriminación entre las células engram y no engram usando proteínas de fluorescencia. Al usar este sistema, se revela que engramlos subconjuntos representan distintas piezas de información, que luego se orquestan para constituir una memoria completa. Además, algunos subconjuntos reaparecen preferentemente durante el sueño posterior al aprendizaje, y estos subconjuntos reproducidos tienen más probabilidades de reactivarse durante la recuperación.
El grupo de investigación japonés supervisado por el Dr. Noriaki Ohkawa Profesor y el Profesor Kaoru Inokuchi de la Universidad de Toyama lograron establecer un sistema para investigar la actividad característica del conjunto celular que adquiere memoria y visualiza formas de representación y consolidación de la memoria experimentada episodio nuevo en el cerebro.
Estamos expuestos a muchos eventos episódicos y luego memorizamos su información a través de nuestra vida. Este tipo de memoria, memoria episódica, se procesa en varias regiones del cerebro, y una de las regiones es el hipocampo. Está autorizado que, en el hipocampo,una memoria episódica específica se almacena dentro y se recupera de un conjunto neuronal compuesto por neuronas, denominadas células de engrama, que se activan durante el aprendizaje. De hecho, la activación o inhibición del conjunto de células de engrama induce o inhibe la recuperación de memoria, respectivamente, por lo tanto, el conjunto de células de engrama representala manifestación fisiológica de una traza de memoria específica. Sin embargo, una memoria episódica está compuesta de varios componentes del episodio, y cada componente debe estar codificado por un sustrato específico, por ejemplo, un subconjunto de engramas. Sin embargo, no estaba claro cómo la actividad en estos engramaslas celdas se ensamblan para representar el evento correspondiente debido a limitaciones técnicas que significan que es difícil distinguir la actividad de la poblacióny de celdas engram de la de celdas no engram.
Para abordar cómo se representa y consolida una memoria episódica en el conjunto de células engram, es necesario visualizar la actividad de las células engram y no engram. Las células engram pueden dirigirse específicamente en ratones c-fos-tTA debido a la actividad neuronal asociadacon formación de memoria induce la expresión del gen c-fos, que a su vez induce la expresión de tTA dependiente de la actividad bajo el control del promotor c-fos. En ausencia de doxiciclina, tTA puede unirse al elemento sensible a la tetraciclina TRE, permitiendo la expresión aguas abajodel transgen dependiente de TRE. Cuando la neurona se activa, Ca2 + fluye hacia su soma. Los ratones Thy1-G-CaMP7 expresan un indicador de Ca2 +, G-CaMP7, en las neuronas piramidales del hipocampo CA1 en los ratones. Por lo tanto, la actividad neuronal se transfiere a G-CaMP7 fluorescencia, llamada imagen Ca2 +. Desarrollamos una técnica que combina un microscopio fluorescente miniatura montado en la cabeza, con ratones transgénicos dobles Thy1-G-CaMP7 / c-fos-tTA. La región CA1 del hipocampo en transgénicos doblesSe inyectó a ratones c LV que expresaban una proteína fluorescente, Kikume Green Red KikGR, bajo el control de TRE.Usando este enfoque, las células engram pueden identificarse con KikGR, y las señales de Ca2 + correspondientes a la actividad de las células engram y las células no engram pueden rastrearse durante la experiencia de un nuevo evento episódico.
Los datos indicaron que la actividad de la población del conjunto de células de engrama exhibió el rasgo característico de la actividad altamente repetitiva durante un nuevo episodio episódico. A continuación, para abordar el componente de una memoria, se propuso deconstruir la actividad de la población en grupos de subconjuntos. No negativola factorización matricial NMF descompone la actividad de la población en una serie temporal de conjuntos neuronales coactivados. Cada subconjunto está compuesto por las diferentes células, que se entremezclan espacialmente, para realizar su actividad sincrónica incluso entre el grupo de células engram asociadas con un solo eventoEstos resultados sugieren que la información total de un evento está estructurada en conjuntos de subengramas.
Para medir la actividad de las células de engrama en diferentes etapas de procesamiento de memoria, se realizó el registro de transitorios de Ca2 + desde la experiencia novedosa hasta el sueño posterior a la experiencia para la recuperación. Alrededor del 40% del número total de subconjuntos que aparecieron en una novelala experiencia en engrama se reactivó durante el sueño posterior a la experiencia y luego reapareció preferentemente en sesiones de recuperación, mientras que casi ninguno de los subconjuntos en no engrama no mostró esta característica. Por lo tanto, los subconjuntos de engrama se formaron durante una experiencia novedosa y se reactivaron durantelas sesiones de sueño se reactivaron en su mayoría durante la sesión de recuperación. Por el contrario, la mayoría de los conjuntos sin engrama que se activaron durante la experiencia novedosa no se reactivaron en las sesiones posteriores.
Los hallazgos reportados en este estudio demuestran que las células engram poseen actividad sincrónica, formada por varios subconjuntos en la población de engram. Solo en las células engram sobrevive esta actividad sincrónica a través de sesiones de sueño posteriores al aprendizaje que contribuyen al proceso de consolidación.El presente trabajo arroja luz sobre la relación entre las actividades de conjunto y los principios de codificación en el aprendizaje y la memoria.
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Materiales proporcionado por Agencia de Ciencia y Tecnología de Japón . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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