Estás naufragado en una isla desierta. Vagas desesperado desde tu campamento base, buscando agua. De repente, aparece un arroyo. El agua es fresca y clara, la mejor que hayas probado. Solo hay un problema:No hay rastro de cómo llegó allí, y no está seguro de poder encontrarlo nuevamente la próxima vez.
Ahora los neurocientíficos de Johns Hopkins creen que han descubierto cómo los cerebros de algunos mamíferos, en este caso, las ratas, resuelven tales problemas de navegación. Si hay una "recompensa" al final del viaje, como la bebida con chocolate utilizada en susestudio, las neuronas especializadas en el hipocampo del cerebro "reproducen" la ruta tomada para obtenerlo, pero hacia atrás. Y cuanto mayor es la recompensa, más a menudo los cerebros de las ratas la reproducen.
Según los investigadores, el hallazgo sugiere que tanto la presencia como la magnitud de las recompensas influyen en cómo y qué tan bien el hipocampo forma recuerdos. El hipocampo es una estructura cerebral vertebrada que se sabe que es vital para crear y almacenar recuerdos, y en consecuenciallamadas relaciones espaciales.
Un resumen del trabajo aparecerá en línea el 25 de agosto en la revista neurona .
"Hace mucho que sabemos que los cerebros de los animales despiertos tienen estos eventos de repetición cuando hacen una pausa en sus viajes. Ahora sabemos que la información en esas repeticiones está influenciada por la recompensa, probablemente para ayudar a solidificar esos recuerdos", dice David Foster, Ph.D., profesor asociado de neurociencia en la Facultad de Medicina de la Universidad Johns Hopkins.
A medida que los animales, incluidos los humanos, corren o viajan a través de un entorno, sus ondas cerebrales oscilan hacia arriba y hacia abajo, observa Foster. Cuando hacen una pausa y cuando duermen lentamente, sus ondas cerebrales se calman,oscilando más suavemente, excepto por una o dos "ondas de ondas agudas" por segundo. El patrón de ondas onduladas agudas - una inmersión profunda desde la línea de base, seguido de varias ondas pequeñas y un retorno a la línea de base - toma solo una décima de segundo, pero es entonces cuando esas "repeticiones" ocurren en las neuronas del hipocampo llamadas células place, explica.
Cada célula del lugar en el cerebro de una rata tiene un lugar favorito: una ubicación específica en un entorno específico donde le gusta disparar. Investigaciones anteriores en el laboratorio de Foster revelaron que, antes de ir a cualquier parte, las ratas realmente "imaginan" sus rutas a través del disparo secuencialde células colocadas. Los investigadores también sabían que a veces, durante las pausas, las ratas reproducen secuencias en reversa, pero nadie sabía por qué.
En el nuevo estudio, las ratas tenían una tarea muy simple: correr de ida y vuelta a lo largo de una pista lineal entre los puntos que llamaremos A y F. En cada prueba, a las ratas se les proporcionó a veces una recompensa líquida de chocolate en el puntoA o F, pero estaban tan contentos de correr la pista sin una recompensa.
Mientras las ratas corrían, los científicos monitorearon la actividad de más de 100 células colocadas a la vez, una hazaña que fue posible gracias a semanas de colocar pacientemente 40 alambres en miniatura, más delgados que un cabello humano, en el hipocampo de cada rata paramonitorear la actividad eléctrica de alrededor de cinco a 10 celdas de lugares cercanos. Cada celda de lugar se dispararía cuando la rata estuviera en una parte específica de la pista: punto B, por ejemplo, o región C a E.
En una carrera ordinaria, una rata que disfruta de su recompensa en F experimentaría el mismo número de repeticiones hacia adelante y hacia atrás: sus celdas de posición a veces representarían una secuencia de A, B, C, D, E, F y a veces F, E, D, C, B, A. Pero ese no fue el caso cuando se modificó la cantidad de recompensa en el punto F. El número de repeticiones hacia adelante se mantuvo igual, pero el número de repeticiones inversas aumentó o disminuyó al unísono con el cambio enla recompensa.
"Los dos tipos de repetición son muy similares", dice Foster. "No hay una razón obvia para que uno sea más frecuente que el otro, por lo que creemos que esta es la forma en que el cerebro vincula una recompensa con el camino tomado para alcanzar eserecompensa ". De vuelta en la isla desierta, si el mismo mecanismo ocurre en los humanos, dice Foster, el proceso podría ayudar a una persona a recordar cómo volver a la corriente al hacer importantes lo que antes eran detalles sin importancia sobre el entorno".
Foster dice que se necesita hacer mucha más investigación para conocer los detalles sobre el resultado de estas repeticiones inversas y si sus hallazgos se aplican a los humanos. Pero cree que esta investigación ya sugiere la importancia de dar al cerebro frecuentes "pausas"o saltos de la "carrera de ratas" de la vida, ya que estos eventos de repetición solo ocurren cuando las ratas hacen una pausa el tiempo suficiente para disfrutar un sorbo de chocolate.
Otros autores del informe incluyen R. Ellen Ambrose y Brad Pfeiffer de la Facultad de Medicina de la Universidad Johns Hopkins.
Este trabajo fue apoyado por subvenciones del McKnight Endowment Fund for Neuroscience y el National Institute of Mental Health R01 MH085823, R01 MH 103325.
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Materiales proporcionado por Medicina Johns Hopkins . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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