Ya sea la experiencia placentera de regresar al hogar de la infancia durante las vacaciones o la inquietud de volver a visitar un sitio que resultó desagradable, a menudo encontramos que cuando regresamos a un contexto en el que ocurrió un episodio por primera vez, los recuerdos específicos y vívidos pueden inundarseatrás. En un nuevo estudio en neurona , los científicos del Instituto Picower para el Aprendizaje y la Memoria del MIT informan sobre el descubrimiento de un mecanismo que el cerebro puede estar empleando para hacer que ocurra ese fenómeno.
"Suponga que está conduciendo a casa por la noche y se encuentra con un hermoso crepúsculo anaranjado en el cielo, que le recuerda las excelentes vacaciones que tuvo hace unos veranos en una isla caribeña", dijo el autor principal del estudio Susumu Tonegawa, profesor de Picower deNeurociencia en el MIT. "Este recuerdo inicial podría ser un recuerdo general de las vacaciones. Pero momentos después, es posible que le recuerden detalles de algunos eventos o situaciones específicas que tuvieron lugar durante las vacaciones en las que no había estado pensando".
En el corazón de esa segunda etapa de recuerdo, donde los detalles específicos están repentinamente disponibles vívidamente, hay un cambio en la excitabilidad eléctrica de las "células de engramas", o el conjunto de neuronas que juntas codifican un recuerdo a través del patrón específico de su conexión.En el nuevo estudio, el laboratorio de Tonegawa, dirigido por el postdoctorado Michele Pignatelli y el ex miembro Tomas Ryan, ahora en el Trinity College de Dublín, mostró que después de que los ratones formaron una memoria en un contexto, las células engrama que codifican esa memoria en una región del cerebro llamada hipocampotemporalmente se volvería mucho más excitable eléctricamente si los ratones se volvieran a colocar en el mismo contexto. Así, por ejemplo, si un día recibieran una pequeña descarga en un contexto específico, las células del engrama serían mucho más excitables durante aproximadamente una hora.después de que se volvieran a poner en el mismo contexto al día siguiente.
El cambio específico en las propiedades eléctricas de las células de los engramas tiene algunas implicaciones directas para el aprendizaje y el comportamiento que no se habían apreciado antes. Es importante destacar que durante esa hora después de regresar al contexto inicial, debido a la elevada excitabilidad de los engramas, los ratones demostraronMás capaces de aprender de una conmoción en ese contexto y más capaces de distinguir entre ese y distintos contextos, incluso si compartían algunas señales similares. El aumento de la excitabilidad, por lo tanto, les permitió a ambos aprender a evitar lugares donde el peligro sucedió muy recientemente y continuarfuncionan normalmente en lugares que tienen algún parecido irrelevante. Y debido a que el efecto fue de corta duración, no los obligó a permanecer demasiado en sintonía durante mucho tiempo.
"La reactivación a corto plazo aumenta la capacidad de reconocimiento futuro de señales específicas", escribieron Pignatelli y el equipo de Tonegawa. "La excitabilidad de las células del engrama puede ser crucial para la supervivencia al facilitar un comportamiento adaptativo rápido sin alterar permanentemente la naturaleza fundamental del engrama a largo plazo.. "
Tonegawa agregó que "si bien la interpretación de supervivencia puede ser un origen evolutivo de este recuerdo de memoria episódica de varios pasos", es probable que también se aplique a los recuerdos episódicos positivos, como la experiencia de la puesta de sol de las vacaciones.
Exponiendo excitabilidad
Usando métodos que han ideado para etiquetar engramas específicos, el equipo inicialmente exploró lo que sucede cuando los ratones regresan al contexto en el que previamente formaron una nueva memoria. Descubrieron que cinco minutos después de que los ratones fueran reexpuestos al contexto, elLas células de engramas en la circunvolución dentada del hipocampo eran más excitables eléctricamente que en los ratones que habían sido reexpuestos tres horas antes o en ratones que no fueron reexpuestos en absoluto. Experimentos posteriores demostraron que la excitabilidad adicional duró una hora despuésreexposición antes de disminuir a ninguna diferencia en dos horas.
El hallazgo llevó a los científicos a investigar qué explicaba el cambio. Su examen de las células del engrama reveló que cuando eran más excitables, expresaban menos canales "rectificadores internos" para los iones de potasio en su superficie.
Mientras tanto, si interferían químicamente con la síntesis de proteínas, descubrieron que podían evitar que la excitabilidad volviera a los niveles normales después de una hora. Además, si la expresión de la superficie adicional inducida de los canales iónicos, evitaban la reexposición a un contextoEn conjunto, sus hallazgos sugirieron que la expresión reducida de los canales iónicos de potasio provoca el aumento de la excitabilidad y la síntesis de proteínas la detiene después de aproximadamente una hora.
batería de comportamiento
Para comprender las implicaciones de la excitación adicional en el comportamiento, el equipo realizó experimentos que probaron su efecto en dos estrategias principales de recuperación de la memoria: separación de patrones, en la que el cerebro distingue entre señales, y finalización de patrones, en la que el cerebro extrapola depistas disponibles.
Para probar la separación, primero entrenaron a los ratones dándoles una pequeña descarga mientras estaban en un lugar específico contexto A. Al día siguiente volvieron a exponer dos grupos de ratones al contexto A para aumentar la excitabilidad del engrama pero dejaron untercer grupo fuera del contexto A como un control no excitado. Al día siguiente, expusieron a todos los ratones a un nuevo contexto que compartía algunas de las señales de A, pero también otras Contexto AB. Algunos de los ratones que habían regresado a ContextoA entró en contexto AB después de cinco minutos, mientras que otros entraron después de tres horas.
Entonces, ¿qué pasó? Los ratones que no regresaron a A en absoluto y los ratones que tenían tres horas entre A y AB se congelaron de miedo en AB, como si no pudieran estar seguros de que no habían regresado.en A donde habían experimentado un shock el día anterior. Los ratones que fueron a AB solo cinco minutos después de estar en A no se congelaron en AB. Bueno, dentro de su hora de excitabilidad de engrama elevada, pudieron notar la diferencia entreA y AB.
En el primer día de la prueba de finalización del patrón, los investigadores dieron a tres grupos diferentes de ratones aproximadamente 10 minutos para explorar un contexto Contexto A. Al día siguiente, regresaron a los tres grupos al contexto A. El grupo de control se puso un pocoshock y fueron retirados inmediatamente. El segundo y tercer grupo pasaron 3 minutos reexplorando el contexto A. El segundo grupo regresó cinco minutos más tarde para un shock leve y el tercer grupo regresó tres horas después para recibir un shock.
En el día 3, los tres grupos volvieron al contexto A. Los ratones de control y los que recibieron la descarga tres horas después de la reexposición tenían menos probabilidades de congelarse de miedo que los ratones que recibieron la descarga cinco minutos despuésreexposición. Claramente, estaban más en sintonía con estar de vuelta en A.
Los científicos plantean la hipótesis de que la forma en que la excitabilidad mejorada agudiza la memoria es haciendo que las células del engrama sean más sensibles a los niveles más bajos de entrada de sus conexiones con otras neuronas o sinapsis. En los circuitos más amplios que conectan la memoria y el comportamiento, son relés que puedenactuar incluso con menos información.
"Es probable que el aumento de excitabilidad en la célula de engrama compense la reducción de las entradas sinápticas debido a la disponibilidad limitada de señales", escribieron.
Además de Pignatelli, Ryan y Tonegawa, los otros autores del artículo son Dheeraj Roy, Chanel Lovett, Lillian Smith y Shruti Muralidhar.
El RIKEN Brain Science Institute, el Howard Hughes Medical Institute y la JPB Foundation financiaron el estudio.
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por Instituto Picower en MIT . Nota: el contenido se puede editar por estilo y longitud.
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