Un nuevo estudio encuentra que hacer que un tipo específico de patrón cerebral dure más tiempo mejora la memoria a corto plazo en las ratas
Publicado en línea por la revista ciencia el 14 de junio, el estudio abordó la "memoria de trabajo", la activación temporal de las células cerebrales que ocurre cuando recorremos un nuevo vecindario, por ejemplo, y recordamos nuestro camino más tarde ese día.
Dirigido por investigadores de la Facultad de Medicina de la NYU, el nuevo estudio encuentra que las señales creadas por las células cerebrales neuronas, llamadas ondas de ondas agudas, son más largas por decenas de milisegundos y capturan más información cuando un animal está aprendiendo sobre un nuevolugar que cuando está en un entorno familiar.
Cuando el equipo de investigación duplicó artificialmente la longitud de las señales involucradas en el recuerdo de la mejor ruta a través de un laberinto, se descubrió que las ratas con ondas extendidas eran 10-15 por ciento mejores para encontrar una recompensa azucarada que las ratas sin la manipulación.
"Nuestro estudio es el primero en nuestro campo que realizó cambios artificiales en los patrones intrínsecos de activación neuronal en la región del cerebro llamada hipocampo que aumentó la capacidad de aprender, en lugar de interferir con él como intentos anteriores", dice György Buzsáki, MD,PhD, profesor de Biggs en el Departamento de Neurociencia y Fisiología de la Facultad de Medicina de la Universidad de Nueva York. "Después de décadas de estudio, finalmente entendemos el cerebro de los mamíferos lo suficientemente bien como para alterar algunos de sus mecanismos de manera que puedan guiar el diseño de futuros tratamientos para enfermedadesque afectan la memoria "
Los resultados del estudio giran en torno a las células nerviosas, que "disparan", o provocan oscilaciones rápidas en el equilibrio de sus cargas positivas y negativas, para transmitir señales eléctricas que coordinan los recuerdos. El equipo de Buzsáki descubrió en los últimos años conjuntos de neuronasdisparan dentro de milisegundos entre sí en ciclos rítmicos, creando secuencias estrechamente conectadas de señales que pueden codificar información compleja.
Este patrón observado, donde las células del hipocampo en diferentes partes del circuito se disparan juntas brevemente, crea "ondas onduladas agudas". Los patrones reciben su nombre cuando se capturan gráficamente por electroencefalografía o EEG, una tecnología que registra el cerebroactividad con electrodos
Buzsáki dice que las ondas representan la 'reproducción' y la combinación de fragmentos de información aprendida, parte del proceso que los entrelaza en la memoria de un animal.
dentro de la ondulación
En el estudio actual, el equipo diseñó experimentos de manera que la ruta correcta para obtener agua azucarada alternara entre los brazos izquierdo y derecho de un laberinto cada vez que se colocaba una rata en ella. Para obtener su recompensa, las ratas tenían que usar el trabajomemoria, recordando en qué dirección habían ido en la prueba anterior y eligiendo la manera opuesta la próxima vez.
Los estudios en años recientes en muchos laboratorios han establecido que las "células de lugar" del hipocampo codifican cada habitación, o cada brazo de un laberinto, cuando entran, y luego disparan nuevamente cuando las ratas o los humanos recuerdan haber ido allí, o planean ir allí nuevamente.Los autores del estudio registraron el disparo de las células del lugar cuando una rata realizó la tarea de memoria en el laberinto y predijo la ruta tomada como se refleja en la secuencia de disparo de la célula capturada en cada onda ondulada.
Para duplicar artificialmente la duración de las ondas producidas por las células cerebrales de las ratas durante la navegación dirigida por tareas, los investigadores diseñaron las células del hipocampo para incluir canales sensibles a la luz. La luz brillante a través de pequeñas fibras de vidrio activó las neuronas, agregando más neuronas a la secuencia natural, codificando así más detalles de la representación del laberinto.
Es importante destacar que el estudio también encontró que las ondas extendidas permitieron que las neuronas de activación más lenta fueran reclutadas en sus secuencias. Los estudios anteriores de los autores habían demostrado que estas neuronas lentas son mejores para cambiar sus propiedades más plástico a medida que se aprende algo nuevo.
En contraste, los compañeros de disparo más rápidos en una onda tendían a comenzar la secuencia independientemente de la ruta que tomara la rata. El equipo de Buzsáki ha estado construyendo el caso de que tales neuronas 'rígidas' se generalicen a través de las experiencias, codificando lo familiar en lugar de lo recién descubiertoaspectos de cada ubicación recién encontrada.
"Nuestro próximo paso será tratar de comprender cómo se pueden prolongar las ondas de ondas agudas por medios no invasivos, lo que si tenemos éxito tendría implicaciones para tratar los trastornos de la memoria", dice el primer autor Antonio Fernández-Ruiz, PhD, un posdoctoralcompañero en el laboratorio de Buzsáki.
Junto con Buzsáki y Fernández-Ruiz, los autores del Instituto de Neurociencia de la Universidad de Nueva York fueron los primeros autores Azahara Oliva, Eliezyer Fermino de Oliveira, Florbela Rocha-Almeida y David Tingley.
Este trabajo fue apoyado por Sir Henry Wellcome Postdoctoral Fellowship, EMBO Postdoctoral Fellowship -ALTF 120-2017, FAPESP grant 2017 / 03729-2, National Institutes of Health becas MH107396, NS074015 y U19NS104590, y National Science Foundation 1707316.
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Materiales proporcionado por NYU Langone Health / NYU School of Medicine . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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