Demasiado muchas neuronas echar a perder la memoria

Too Many Neurons Spoil the Memory

Una nueva investigación revela los mecanismos celulares mediante el cual las redes neuronales de memoria que codifica emergen


Desarrollado por Guardian.co.ukEste artículo titulado “Demasiadas neuronas se echan a perder la memoria” fue escrita por Mo Costandi, theguardian.com para el Viernes 12 de febrero de 2016 15.15 UTC

Dime dónde residen los pensamientos, olvidado hasta que les llames sucesivamente? Dime dónde habitar las alegrías de edad, y donde los antiguos amores, Y cuando van a renovar de nuevo, y la noche del pasado olvido, Que podría atravesar tiempos y espacios lejos remoto, Confort y llevar en un presente aflicción y una noche de dolor? Donde vienes tú, O pensamiento? ¿En qué tierra remota está tu vuelo? Si tú returnest al momento presente de la aflicción, ¿Quieres traer confort en tus alas, y rocíos y miel y bálsamo, O veneno de las tierras salvajes del desierto, de los ojos del envidioso?

En su poema épico, Visiones de las Hijas de Albión, William Blake se pregunta acerca de la naturaleza de la memoria, su capacidad de transportarnos mentalmente a los tiempos y lugares lejanos, y las emociones fuertes, tanto positivos como negativos, que nuestros recuerdos pueden evocar. El poema contiene preguntas que siguen siendo muy pertinente hoy, como lo que ocurre con nuestros recuerdos perdidos hace mucho tiempo, y ¿cómo recuperarlos?

Más de dos siglos después, los mecanismos de almacenaje de la memoria son los fenómenos más intensamente estudiadas en las ciencias del cerebro. En general se creía que la formación de la memoria implica el fortalecimiento de las conexiones entre las redes de neuronas escasamente distribuidas en una estructura cerebral llamada hipocampo, y que la recuperación subsiguiente implica la reactivación de los mismos conjuntos neuronales. Y sin embargo, neurocientíficos siguen luchando para responder a las preguntas de Blake definitivamente.

Ahora, un equipo de investigadores de la Universidad de Ginebra han hecho otro avance importante en nuestra comprensión de los mecanismos neurales que subyacen formación de la memoria. El uso de un método del estado de la técnica llamada optogenética, que muestran cómo surgen los conjuntos neuronales que codifican recuerdos, revelando que los conjuntos que contiene demasiadas neuronas - o demasiado pocos - menoscabe recuperación de la memoria.

optogenética es una técnica extremadamente poderosa que implica la introducción de proteínas de algas llamadas channelrhodopsins (CHRS) en neuronas. Esto hace que las células sensibles a la luz, de tal manera que los grupos específicos de ellos se pueden activar o desactivar, utilizando pulsos de luz láser entregados en el cerebro a través de fibras ópticas, en una escala de tiempo de milisegundos.

En años recientes, los investigadores han utilizado la optogenética para etiquetar las neuronas del hipocampo que se activan durante la formación de la memoria en el cerebro de ratón, y para manipular los conjuntos marcados de diferentes maneras. De este modo, que pueden reactivar los mismos conjuntos de inducir la recuperación de la memoria; cambiar los malos recuerdos o desactivar; convertir los recuerdos negativos en positivos, o viceversa; e incluso implantar completamente falsos recuerdos en el cerebro de los ratones.

La nueva investigación, conducido por Pablo Méndez y el fallecido Dominique Muller, quien trágicamente murió en un accidente de vuelo sin motor en abril del año pasado, se basa en este trabajo anterior. Se crearon ratones manipulados genéticamente que expresan ChR en las células granulares en un lado del cerebro, en el región dentada del hipocampo. células granulares son las neuronas principales en esta región del hipocampo, que se cree que son críticos para las funciones del hipocampo como la memoria y la navegación espacial. Se colocaron los animales en jaulas grandes, permitiendo que algunos de ellos a explorar su nuevo entorno. Mientras tanto, que optogenetically activan las células granulares azar en algunos de los ratones, pero no otros.

las células granulares del hipocampo que expresan canalrodopsina (en rojo).
las células granulares del hipocampo que expresan canalrodopsina (en rojo). Imagen: Pablo Mendez

Cuando se diseccionaron y se examinaron los cerebros de los animales 45 minutos más tarde, Los investigadores hallaron que la actividad evocada la exploración espacial en los conjuntos de neuronas del hipocampo, tal como se determina por los niveles de cFos, un denominado 'temprano inmediato' de genes que se ilumina rápidamente cuando las neuronas comienzan a disparar. En tono rimbombante, los ratones les permite explorar sus jaulas tenían un mayor número de cFos-expresando células granulares que los que quedan en sus jaulas durante la duración del experimento, y los que recibieron estimulación optogenética durante la exploración tenían un número significativamente mayor de cFosneuronas positivas a que los que no lo hicieron.

Esto demostró que la exploración espacial evoca la actividad en los conjuntos de células granulares dentadas, y que la alteración al azar la actividad de estas redes con estimulación optogenética aumenta el tamaño de los conjuntos, o el número de células dentro de ellas.

Pero no la manipulación del tamaño de los conjuntos tiene ningún efecto en el comportamiento? Descubrir, Méndez y sus colegas colocaron los ratones que expresan ChR en su hipocampo en otra jaula, y les dio varias descargas eléctricas leves. Con la repetición de este tratamiento, los ratones aprenden rápidamente a temer la jaula, y rápidamente se congela cuando se devuelven en ella, incluso cuando no se dan más descargas.

Esta vez, los investigadores optogenetically estimularon células granulares azar en algunos de los ratones, pero no otros, durante el entrenamiento, con el fin de aumentar el tamaño del conjunto neuronal que codifica la memoria temerosa. Estos ratones mostraron un comportamiento menos de congelación, cuando regresó a la misma jaula que otros que no recibieron estimulación. Sin embargo, la estimulación también creó recuerdos del miedo artificiales, de tal manera que los animales se congelaron en otras situaciones, demasiado.

La inhibición de las células granulares azar tenía el mismo efecto, lo que sugiere que simplemente alterando el número de neuronas en el conjunto interfirió con la capacidad de los animales para recuperar las memorias de miedo. Estos resultados son consistentes con los de un estudio anterior, que también mostró que la inhibición o estimulación de la actividad de células granulares perjudica aprendizaje contextual.

Para entender por qué esto podría ser, los investigadores llevaron a cabo otra serie de experimentos, utilizando microelectrodos para registrar la actividad de las neuronas en rebanadas de tejido del hipocampo. Estos experimentos mostraron que la estimulación optogenética de células granulares produce una respuesta robusta en interneuronas vecinos, que liberan el neurotransmisor inhibidor GABA.

Por lo tanto, el disparo de las células granulares conduce interneuronas inhibitorias, el cual amortiguar las células granulares adyacentes y evitar que entren en el conjunto. De este modo, interneuronas parecen estabilizar memorias recién formados mediante la regulación del número y distribución de las células granulares que participan en la memoria de codificación. La activación o silenciamiento de células granulares azar altera este proceso y altera el número de células granulares, que puede hacer que los nuevos recuerdos inestable.

"En este estudio, se utilizó una forma simple de la memoria, la memoria de un contexto espacial, pero el reto está estudiando cómo se memorizan las experiencias más complejas, y cómo el cerebro se ocupa de la conservación de múltiples experiencias,"Dice Méndez. "La comprensión de estas cuestiones nos podría ayudar a comprender los límites de la capacidad de almacenamiento del cerebro."

Referencia

Stefanelli, T., et al.. (2016). La somatostatina hipocampo Control de interneuronas el tamaño de la memoria neuronales Conjuntos. Neurona, 89: 1-12. DOI: 10.1016/j.neuron.2016.01.024 [Resumen]

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