Los científicos han entendido desde hace mucho tiempo que la región del cerebro llamada hipocampo es importante para la memoria, el aprendizaje y la navegación.
Ahora, los científicos de un laboratorio de UCLA dirigido por el neurofísico Mayank Mehta están obteniendo una comprensión más profunda de cómo funciona el hipocampo a nivel de circuito, es decir, funciones que involucran redes de millones de neuronas. Ese conocimiento podría ser un paso importante hacia ladesarrollo de tratamientos para trastornos neurológicos como la enfermedad de Alzheimer, la esquizofrenia y la epilepsia, todos ellos relacionados con la disfunción del hipocampo.
En su último estudio, publicado en la revista Naturaleza , los científicos estudiaron ratas en un laberinto de realidad virtual. Mientras observaban las actividades de un gran número de neuronas individuales en el hipocampo de cada animal, los científicos descubrieron respuestas en esas neuronas que revelaron un mecanismo específico de navegación.
"El hipocampo es una de las primeras regiones que se ve afectada en enfermedades basadas en la memoria como el Alzheimer", dijo el autor principal del estudio, Jason Moore, un ex becario postdoctoral de UCLA que ahora se encuentra en la Universidad de Nueva York. "Por lo que es crucialpara comprender su funcionalidad, flexibilidad y límites ".
El estudio podría ayudar a explicar por qué las personas con daño en el hipocampo luchan no solo con las llamadas tareas espaciales, como encontrar el camino a casa o localizar un juego de llaves perdido, sino también con tareas de memoria, como recordar lo que tenían paraalmuerzo o si tomaron su medicación diaria.
El experimento utilizó un tipo de sistema de realidad virtual que se desarrolló en el laboratorio de Mehta. La tecnología está destinada a mantener a los animales cómodos y evitar causar mareos y otros síntomas que otros sistemas de realidad virtual pueden desencadenar.
Para el estudio, se colocaron ratas en una pequeña cinta de correr dentro de una caja con imágenes de un laberinto proyectadas en las paredes del contenedor. Se animó a las ratas a correr por el laberinto para encontrar su recompensa, una gota de agua azucarada.llegar a la recompensa, las ratas necesitaban discernir dónde estaban en relación con los objetos virtuales que las rodeaban, adónde tenían que ir para recibir sus recompensas y qué tan lejos estaba el destino.
Se probaron varios animales durante muchas sesiones, lo que permitió a los investigadores observar cómo cambiaban las respuestas de las neuronas a medida que las ratas aprendían a navegar por el laberinto.
Los científicos observaron que las neuronas del hipocampo codificaban múltiples aspectos de la ubicación del animal: dónde se encuentra en el espacio, el ángulo de su cuerpo en relación con su recompensa y qué tan lejos se ha movido a lo largo de su camino, un fenómeno llamado "multiplexación".
Ese hallazgo es significativo porque se pensaba ampliamente que las neuronas en el hipocampo codifican solo para la posición.
"Encontramos que en el laberinto virtual, las neuronas llevan muy poca información sobre la posición de la rata", dijo Mehta, profesor de neurología, neurobiología y física de UCLA. En cambio, la mayoría de las neuronas codifican otros aspectos de la navegación, comodistancia recorrida y en qué dirección se dirige el cuerpo. "
Los científicos también observaron que a medida que las ratas ganaban experiencia en el laberinto, sus neuronas "recordaban" el laberinto de forma aún más fiable y precisa.
La investigación en el laboratorio de Mehta y en otros lugares durante los últimos 25 años ha demostrado que tales cambios en la actividad de las neuronas, o neuroplasticidad, ocurren a través de un proceso que los neurocientíficos llaman aprendizaje de Hebbian. Ese proceso está mediado por un neuroquímico llamado NMDA, que es unobjetivo común de los medicamentos utilizados para tratar trastornos neurológicos.
Mehta dijo que la neuroplasticidad que los científicos observaron en las ratas probablemente se deba al aprendizaje de Hebbian a través de miles de millones de sinapsis. Esa conclusión se comprobó aún más cuando los investigadores inyectaron a los animales sustancias para inhibir su NMDA, lo que afectó su desempeño en el laberinto.
"Sorprendentemente, la neuroplasticidad fue mucho mayor en el entorno de realidad virtual que en los laberintos más simples del mundo real", dijo Mehta. "Además, esta neuroplasticidad potenciada estaba relacionada con el rendimiento".
También contribuyeron a la investigación los coautores Jesse Cushman, Lavanya Acharya y Brianna Popeny, todos de UCLA, así como varios estudiantes universitarios de UCLA.
En estudios futuros, Mehta y sus colegas realizarán investigaciones similares en ratas y en humanos con deterioro de la memoria, para probar si la realidad virtual se puede utilizar para un diagnóstico temprano y para evaluar la efectividad de los medicamentos.
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por Universidad de California - Los Ángeles . Nota: el contenido se puede editar por estilo y longitud.
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