A medida que los animales exploran su entorno, aprenden a dominarlo. Al descubrir qué sonidos tienden a preceder al ataque depredador, por ejemplo, o qué olores predicen la cena, desarrollan una especie de clarividencia biológica, una forma de anticipar lo que vendrá después,basado en lo que ya sucedió. Ahora, los científicos de Rockefeller han descubierto que la educación de un animal se basa no solo en las experiencias que adquiere, sino también en cuando los adquiere
Al estudiar las moscas de la fruta, los investigadores mostraron que un solo olor puede volverse atractivo o desagradable para un animal, dependiendo de cuándo se encuentre el olor en relación con una recompensa. El estudio, descrito en un informe en Celda también revela que los animales pueden revisar rápidamente estos recuerdos y muestra cómo se desarrolla este proceso a nivel celular, ideas que probablemente no solo se refieren a las moscas, sino también al aprendizaje en todo el reino animal.
¿Qué vino primero?
La memoria, en su nivel más fundamental, equivale a una serie de asociaciones: tocar una campana antes de alimentar a un perro, y finalmente el perro aprenderá a salivar solo con el sonido de la campana.
"En este caso, la campana viene antes de la comida y, por lo tanto, es predictiva de recompensa", dice Annie Handler, becaria graduada en el laboratorio de Vanessa Ruta, la profesora asociada Gabrielle H. Reem y Herbert J. Kayden ".sospechamos que no hay un solo orden de eventos que los animales encuentren significativos. También deberían poder extraer el significado de las señales que siguen a una recompensa ".
Por ejemplo, si un perro escucha una campana después su comida concluye, entonces debería desarrollar una asociación negativa con ese sonido, ya que significa el final del chow. Con la esperanza de comprender mejor cómo el tiempo afecta la memoria, Ruta y Handler examinaron el cerebro y el comportamiento de las moscas de la fruta.
En lugar de proporcionar a los animales golosinas sabrosas, los investigadores utilizaron una técnica llamada optogenética para estimular las neuronas que normalmente se activan cuando un animal recibe una recompensa, un enfoque que les permitió controlar con precisión el momento de la retroalimentación positiva. Descubrieron que siestas neuronas fueron estimuladas inmediatamente después de un olor neutral, las moscas desarrollaron una atracción hacia ese olor. Por el contrario, si activaban las neuronas justo antes de exponer a las moscas al mismo olor, los animales comenzaron a evitarlo.
"La diferencia en el tiempo es solo uno o dos segundos, sin embargo, las moscas forman asociaciones completamente opuestas", dice Handler. "En algún lugar del cerebro esa diferencia de un segundo, de si el olor llega antes o después de la recompensa,hace una gran diferencia "
El hecho de que los cerebros tengan un sentido del tiempo puede parecer intuitivo; pero exactamente cómo las neuronas codifican la secuencia de eventos a nivel celular está lejos de ser obvio. Relativamente pequeño y simple, el cerebro de la mosca ofrece una oportunidad única para estudiar los circuitos neuronalessubyacente a este fenómeno, y eso es exactamente lo que hicieron Ruta y Handler.
Rehacer recuerdos
Para determinar cómo las moscas discriminan el momento de los eventos, los investigadores monitorearon los cambios en una región del cerebro llamada cuerpo de hongo. Conocido por estar involucrado en el aprendizaje asociativo, esta área contiene células de Kenyon, que llevan señales de olor, neuronas de dopamina, que llevan recompensaseñales y neuronas de salida que regulan la atracción de una mosca hacia un olor.
Las células de Kenyon pueden estar conectadas de manera fuerte o débil a las neuronas de salida; y la dopamina ajusta la fuerza de estas conexiones o sinapsis. Si una célula de Kenyon que detecta un olor específico forma una conexión débil con una neurona de salida, el animal se siente atraído por esoolor; si esta sinapsis se hace más fuerte, sin embargo, el olor se volverá sin sentido, o incluso aversivo para el animal. Analizando este tipo de conexión, Ruta y Handler identificaron una vía de señalización que puede fortalecer o debilitar las sinapsis, dependiendo del momento preciso en quelas neuronas de dopamina se activan.
"Esta vía es sensible al tiempo, por lo que si la neurona dopamina se activa antes o después de un olor hace una diferencia crítica en la fuerza de las conexiones entre las células en el cuerpo del hongo", dice Ruta. "Y creemos que este es el mecanismo porque el cerebro descubre la secuencia de eventos "
Al jugar con esta vía, los investigadores también descubrieron que podían debilitar rápidamente las sinapsis fuertes y viceversa, lo que sugiere que los recuerdos se pueden borrar tan rápido como se forman. Y cuando analizaron el comportamiento de las moscas, encontraron más evidenciade la capacidad de revisar las asociaciones mentales.
"Realizamos 50 pruebas. Cada vez que cambiamos el tiempo del olor en relación con la recompensa; y cada vez el animal se sintió más o menos atraído por el olor, dependiendo de lo que había experimentado un minuto antes", dice Handler.
En otras palabras, incluso si una mosca había aprendido previamente a asociar un olor con la recompensa, podría desaprender rápidamente esa asociación si el olor no puede predecir la recompensa en futuras pruebas. Los recuerdos no están escritos en piedra, sino que están establecidosen las sinapsis, que pueden modificarse a medida que cambian el entorno y las experiencias de un animal. De hecho, este experimento destaca que la supervivencia depende no solo de la capacidad de formar recuerdos, sino también de olvidarlos.
"Hay tantas cosas que podríamos recordar a diario, por lo que nos aferramos a los recuerdos que resultan ser predictivos; y desechamos asociaciones que son incorrectas o irrelevantes", dice Ruta. "Cuando vivesen un entorno dinámico, que hacen las moscas y los humanos, parece una muy buena estrategia "
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por Universidad Rockefeller . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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