Cuando estaciona en el estacionamiento de la oficina, generalmente no tiene problemas para encontrar su automóvil nuevamente al final del día. Al día siguiente, puede estacionar algunos lugares más lejos. Sin embargo, por la noche, encuentra su automóvil, a pesar de que los recuerdos de ambos días son muy similares. Usted encuentra su automóvil también porque nuestros cerebros pueden almacenar recuerdos de eventos muy similares como recuerdos distintos en un proceso llamado separación de patrones. Investigadores del Instituto de Ciencia y Tecnología de AustriaIST Austria están descifrando cómo el cerebro calcula esta separación de patrones en una región del cerebro llamada giro dentado. Los resultados de su trabajo se publican hoy en Comunicaciones de la naturaleza .
Peter Jonas y su equipo, incluido el primer autor y estudiante de doctorado Claudia Espinoza, José Guzmán, anteriormente Postdoc en el grupo Jonas y ahora Investigador Asociado en IMBA y Xiaomin Zhang, actualmente Postdoc en el grupo Jonas intentaron comprender cómo las conexiones entre las neuronasen la circunvolución dentada, una parte del hipocampo y la región del cerebro requerida para la separación del patrón, permiten que la circunvolución dentada separe los patrones en ratones.
En el giro dentado, dos tipos de neuronas envían señales: las neuronas principales envían señales excitatorias, mientras que las interneuronas envían señales inhibitorias. Los investigadores buscaron descifrar las reglas de conectividad entre ellas, las cuales las neuronas envían señales entre sí, son conexiones entre¿Las neuronas son recíprocas o convergen muchas neuronas para enviar señales a una neurona principal? Grabaron la señalización entre neuronas para comprender cómo están conectadas las neuronas y cómo funciona el circuito local para apoyar la separación de patrones. Espinoza realizó grabaciones de células completas de octuples, en las que estimulóuna neurona en una porción de la circunvolución dentada y registró cómo responden las otras siete neuronas. Al etiquetar todas las neuronas estimuladas, ella podría reconstruir la morfología del circuito.
Los investigadores encontraron que un grupo de interneuronas, las interneuronas que expresan parvalbúmina, están conectadas de una manera específica solo en la circunvolución dentada. En la circunvolución dentada, las interneuronas que expresan parvalbúmina inhiben principalmente la actividad de las neuronas cercanas en un proceso llamado lateralinhibición. En otras regiones del cerebro, como la neocorteza, las interneuronas que expresan parvalbúmina no están conectadas de esta manera. "Creemos que las reglas de conectividad únicas establecidas por las interneuronas que expresan parvalbúmina, como la inhibición lateral, representan una adaptación del circuito a una red específicaexplica Claudia Espinoza, "funciones que ocurren en esta región del cerebro", "Nuestros datos experimentales respaldan la idea de que la separación de patrones funciona a través de un mecanismo llamado 'el ganador se lo lleva todo', logrado a través de la inhibición lateral en la circunvolución dentada. Sin embargo, estoaún no se ha probado. Necesitamos datos de comportamiento y modelos computacionales, en los que estamos trabajando ".
Después de que la circunvolución dentada separa recuerdos similares para evitar una superposición entre ellos, la región CA3 del hipocampo almacena estos recuerdos. En un artículo anterior publicado en Science en 2016, Peter Jonas y Jose Guzman mostraron que la conectividad en la región CA3del hipocampo está diseñado para recordar información de recuerdos almacenados en un proceso llamado terminación de patrón. "A nivel biológico, nuestro grupo encontró las reglas de conectividad que apoyan la función computacional de una región cerebral", dice Espinoza, "Nuestro trabajo contribuye a mostrarcómo se optimizan los circuitos locales para la función específica de un área del cerebro. Si bien la entrada que llega al giro dentado es importante, la forma en que el giro dentado calcula esta información para lograr la separación del patrón es crucial ".
Claudia Espinoza es estudiante de doctorado en el grupo de Peter Jonas. Antes de que Claudia Espinoza se uniera a IST Austria para sus estudios de doctorado en 2013, trabajó con pacientes con trastornos neurológicos. Esta experiencia motivó a Espinoza a buscar un doctorado en neurociencia: "Me di cuentaque mi trabajo como terapeuta era muy limitado porque el tratamiento que podíamos ofrecer a nuestros pacientes era muy escaso, y en realidad la mayoría de los tratamientos disponibles son paliativos y no curativos. La razón principal es que la información disponible sobre cómo funciona el sistema nerviosoes muy limitado, más de lo que la mayoría de la gente cree. Este hecho me motivó más para cambiar mi carrera de terapeuta a investigadora. Creo que crear conocimiento es una forma hermosa de contribuir con algo a nuestra sociedad e indirectamente para ayudar a las personas ".La escuela de posgrado interdisciplinaria de IST Austria ofrece puestos de doctorado totalmente financiados en ciencias naturales y matemáticas.
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Materiales proporcionado por Instituto de Ciencia y Tecnología de Austria . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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