Las neuronas en la corteza prefrontal "enseñan" a las neuronas del hipocampo a "aprender" las reglas que distinguen las predicciones basadas en la memoria en situaciones idénticas, lo que sugiere que el aprendizaje en el presente ayuda a guiar el aprendizaje en el futuro, según una investigación realizada en el IcahnEscuela de Medicina en Mount Sinai y publicado el 5 de abril en la revista neurona .
El estudio, dirigido por Matthew Shapiro, PhD, Profesor de Neurociencia en la Escuela de Medicina Icahn en Mount Sinai, investigó la flexibilidad e interferencia de la memoria, los mecanismos por los cuales el cerebro interpreta los eventos y anticipa sus posibles resultados. El hipocampo es temporalestructura del lóbulo cerebral necesaria para recordar eventos recientes: por ejemplo, dónde comió su última comida. La corteza prefrontal es donde el cerebro usa el contexto para cambiar la flexibilidad entre las reglas recordadas, como saber mirar a la izquierda antes de cruzar una calle en América del Norte pero a la derechaantes de cruzar en Gran Bretaña. Sin esas reglas, los recuerdos interfieren entre sí y las predicciones basadas en la memoria son inexactas.
Las personas de alto funcionamiento integran rápidamente los recuerdos con objetivos para elegir su curso de acción. Esta flexibilidad cognitiva requiere interacción entre la corteza prefrontal y el hipocampo. Investigaciones anteriores indican que las interacciones entre estas dos regiones del cerebro se ven afectadas en muchas afecciones neuropsiquiátricas, incluida la esquizofrenia,depresión y trastorno por déficit de atención, pero los mecanismos de estas interacciones han permanecido en gran medida como un misterio.
"Queremos entender cómo nuestros cerebros aprenden a pensar con anticipación y los mecanismos que utilizan el contexto para recordar eventos, predecir resultados e informar decisiones. Por ejemplo, cómo sabe el cerebro responder un teléfono que suena en casa pero no en el de otra persona¿Casa? ", dice el Dr. Shapiro." Encontramos que las 'reglas' señaladas por la corteza prefrontal medial 'enseñan' al hipocampo a distinguir los objetivos, ya que las ratas aprendieron a cambiar de un objetivo a otro. Ya sabíamos que las células del hipocampo predecían decisiones de memoriaa través de la codificación prospectiva, disparando a diferentes velocidades antes de que las ratas eligieran objetivos diferentes. Aprendimos que la inactivación de la corteza prefrontal redujo la codificación prospectiva por el hipocampo. Además, cuanto más la corteza prefrontal alteraba la actividad del hipocampo cuando las ratas aprendían una regla, más rápido cambiaban a lasiguiente regla "
El equipo de investigación probó la memoria espacial en ratas usando un laberinto en forma de más en una tarea que depende de la función del hipocampo. Las ratas fueron entrenadas para caminar desde el extremo más alejado de un brazo inicial Norte o Sur a través de un punto de elección hasta elfinal de uno de los dos brazos de gol Oeste u Este para encontrar comida oculta. Después de que la rata regresó confiablemente al objetivo espacial recompensado de cada uno de los dos brazos de inicio por ejemplo, "ir al Este", el objetivo opuesto fue recompensado y los animalesel equipo de investigación descubrió que las ratas intactas aprendieron un objetivo inicial y realizaron aproximadamente tres reversiones cada día, mientras que las ratas con disfunción de la corteza prefrontal aprendieron solo el objetivo inicial; las ratas con disfunción del hipocampo aprendieronninguno. Esta observación sugirió que la corteza prefrontal podría enseñar al hipocampo a diferenciar los recuerdos relacionados con los objetivos.
Para probar esta hipótesis, los investigadores colocaron microelectrodos en la corteza prefrontal y el hipocampo y registraron la actividad de conjuntos de neuronas individuales en ambas estructuras durante el aprendizaje y el rendimiento estable de la memoria en el laberinto en forma de más.
Debido a que ambas regiones del cerebro se registraron simultáneamente, el equipo de investigación pudo evaluar si la actividad en una región cambió antes o al mismo tiempo que la otra durante las diferentes fases de aprendizaje y memoria, ya que las ratas aprendieron a acercarse a un objetivo y cambiar a otro.
"Descubrimos que la actividad neuronal estaba sincronizada en las dos estructuras, y que las neuronas en la corteza prefrontal modulan la actividad celular del hipocampo durante el aprendizaje", dice el Dr. Shapiro. "La actividad celular prefrontal cortical y del hipocampo predijo elecciones inminentes, como si ambaslas estructuras estaban contribuyendo a la recuperación de la memoria espacial "
También descubrieron que la corteza prefrontal alteraba la actividad celular del hipocampo más fuertemente alterada durante las reversiones, justo antes de que una rata aprendiera a seleccionar de manera confiable un nuevo objetivo. Además, la fuerza de la modulación prefrontal de la actividad del hipocampo predijo la rapidez con que las ratas aprendieron el siguienteEn otras palabras, cuanto más "aprendió" el hipocampo lo que "enseñaba la corteza prefrontal", "más rápido aprendió la rata la siguiente regla".
Los estudios de resonancia magnética funcional muestran cómo interactúan estructuras específicas dentro de la corteza prefrontal para usar información contextual y modificar las respuestas emocionales. Estas dinámicas prefrontales se reducen en personas que sufren depresión y se recuperan cuando los síntomas depresivos remiten.
Los nuevos mecanismos descubiertos por este estudio probablemente mejorarán nuestra comprensión e informarán sobre nuevos tratamientos para afecciones psiquiátricas que involucran interacciones hipocampales y de corteza prefrontal. La investigación en curso está investigando si los mismos mecanismos descritos en este estudio están en juego entre el hipocampo y otrosestructuras prefrontales.
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Materiales proporcionado por El Hospital Mount Sinai / Escuela de Medicina Mount Sinai . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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