Identifican la localización precisa de las células que controlan el flujo de memoria del cerebro

Un nuevo estudio de la Universidad de Columbia, en Nueva York, Estados Unidos, realizado en ratones muestra que, al dirigir el delicado flujo y reflujo de la actividad cerebral, un pequeño grupo de células ayuda al GPS interno del cerebro a recordar qué lugares son los más importantes para cada uno de nosotros.

Estos hallazgos subrayan el hecho de que navegar por un entorno requiere flexibilidad en el cerebro: la actividad de las células cerebrales debe cambiar a medida que se forman o se recuerdan los recuerdos. Esta investigación, publicada este jueves en ‘Neuron’, también podría proporcionar información sobre los trastornos psiquiátricos, como el autismo y la esquizofrenia, que a menudo se caracterizan por interrupciones en esta flexibilidad.

«Los recuerdos son fluidos, no fijos, pero la observación precisa de cómo se despliegan o recuerdan las células cerebrales, o las neuronas, de manera flexible ha demostrado ser un desafío para los científicos», afirma el autor principal del artículo, Attila Losonczy, investigador principal del Instituto Mortimer B. del Comportamiento Cerebral y de la Mente de Columbia. «Con el estudio de hoy, proporcionamos, por primera vez, evidencia visual de que un tipo particular de neuronas hace posible esta flexibilidad», agrega.

La sede del cerebro para el aprendizaje y la memoria es el hipocampo, y se puede dividir en distintas áreas que procesan información relacionada con la memoria. Para este estudio, los investigadores se centraron en el área CA1, que codifica la ubicación de un animal, como lo descubrieron los investigadores que ganaron el Premio Nobel 2014.

En 2016, el laboratorio del doctor Losonczy descubrió que las neuronas CA1 pueden actuar como un faro guiado; cuando un ratón buscó algo, como agua, la actividad neuronal se disparó a medida que el animal se acercaba. «La pregunta pasó a ser entonces: ¿Estaba algo dirigiendo este aumento en la actividad?», plantea el doctor Losonczy, quien también es profesor de Neurociencia en el Colegio de Médicos y Cirujanos Vagelos de Columbia.

UN TIPO DE NEURONAS INHIBITORIAS

En términos generales, los científicos dividen las neuronas en dos tipos: excitatorias e inhibitorias. Las neuronas excitadoras son el acelerador; conducen la actividad de otras neuronas, y las neuronas inhibitorias, por el contrario, son los frenos: suprimen la actividad neuronal.

El estudio de este jueves se centró en un tipo particular de neuronas inhibitorias de CA1 llamadas células VIP que expresan los polipéptidos intestinales vasoactivos. Los investigadores habían confirmado previamente la existencia de células VIP, pero no las habían examinado en el hipocampo de los animales a medida que aprendían.

Utilizando un microscopio de dos fotones, el doctor Losonczy y su equipo monitorizaron la actividad de las células VIP mientras los ratones corrían en cintas de correr cargadas con varias vistas y sonidos, algunos familiares y otros nuevos. Esto permitió a los investigadores examinar cómo respondían los cerebros de los animales mientras exploraban sus alrededores, sin un objetivo particular en mente. En el segundo grupo de experimentos, se asignó a los roedores una tarea: encontrar una recompensa de agua que se había colocado en un lugar específico y sin marcas a lo largo de la trayectoria de la cinta de correr.

La actividad de las células VIP tendió a aumentar durante ambos grupos de experimentos: primero cuando el animal corría sin rumbo fijo y luego durante el aprendizaje orientado a objetivos cuando buscaba la recompensa. Experimentos adicionales y modelos de ordenador, realizados en colaboración con la coautora Panayiota Poirazi, revelaron cómo las células VIP influyeron fuertemente en la actividad neuronal de CA1.

«Por defecto, las neuronas excitadoras CA1 se mantienen ‘apagadas’ por un grupo de neuronas inhibitorias vecinas que atacan y suprimen su actividad», afirma el doctor Losonczy. «Pero a medida que los animales aprendieron, un segundo grupo de neuronas inhibitorias, las llamadas células VIP, cobraron vida», agrega.

En una secuencia de pasos tipo máquina de Rube Goldberg, las células VIP primero atacaron el grupo de neuronas inhibitorias, silenciándolas efectivamente. «Dado que las neuronas inhibitorias ya no suprimen su actividad, las neuronas excitadoras podían activarse –relata Losonczy–. Esto desencadenó una reacción en cadena; activó todo el circuito de memoria CA1 y, en última instancia, permitió que los animales aprendieran».

Como reflejo de este mecanismo paso a paso, el doctor Losonczy clasifica las células VIP como neuronas desinhibitorias, porque actúan inhibiendo las neuronas inhibitorias. La desinhibición, por lo tanto, parece ser una forma ingeniosa en la que las neuronas excitadoras pueden activarse de manera indirecta.

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