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Memoria vinculada a células cerebrales específicas

Los recuerdos felices o espantosos como el primer beso o un bache en la noche dejan rastros de memoria o engramas que podemos estimular cuando recordamos cosas del pasado, completadas con el tiempo, el lugar y todas las sensaciones que experimentamos.
El diario en línea Naturaleza revela la respuesta a la pregunta de si estos engramas son conceptuales o si consisten en una red física de neuronas dentro del cerebro. Los investigadores del MIT decidieron demostrar que los recuerdos, de hecho, residen en células cerebrales específicas y que simplemente activando una pequeña fracción de estas células una persona puede llamar a un evento de memoria completo. Esto explicaría, por ejemplo, cómo Marcel Proust pudo recordar los recuerdos de la infancia por el olor de una galleta de Madeleine que amaba de niño.
El investigador principal Susumu Tonegawa, el Profesor Picower de Biología y Neurociencia en el MIT dice:

"Demostramos que el comportamiento basado en la cognición de alto nivel, como la expresión de una memoria específica, se puede generar en un mamífero mediante la activación física altamente específica de una pequeña subpoblación específica de células cerebrales, en este caso por la luz. prueba rigurosamente diseñada en el siglo XXI de la observación accidental del neurocirujano canadiense Wilder Penfield a principios de los años 1900 que sugiere que la mente se basa en la materia ".

El tratamiento de la epilepsia de Penfield consistió en sacar partes de los cerebros de los pacientes donde se originaron los ataques. Luego estimuló el cerebro con pequeñas descargas de electricidad para asegurarse de que solo se destruyeran las neuronas problemáticas, mientras que los pacientes anestesiados localmente informaron durante el procedimiento de lo que habían experimentado.
Cuando Penfield estimuló solo unas pocas neuronas en el hipocampo, que ahora se sabe que está involucrado en la formación y el recuerdo de recuerdos episódicos, se sorprendió al descubrir que algunos pacientes recordaban vívidamente eventos integrales completos.
Desde entonces, esta ha sido la causa de las continuas investigaciones. Sin embargo, hasta ahora, los investigadores no han podido proporcionar evidencia de que, para causar recuerdo de la memoria, sea suficiente simplemente para reactivar el hipocampo directamente.
Hace siete años, los científicos descubrieron una nueva tecnología llamada optogenética que es capaz de estimular neuronas modificadas genéticamente para que exprese proteínas activadas por la luz. El coautor Xu Liu, un postdoc en el laboratorio de Tonegawa dice:
"Pensamos que podríamos usar esta nueva tecnología para probar directamente la hipótesis sobre la codificación y el almacenamiento de memoria en un experimento de mimetismo".

Steve Ramirez, otro coautor y estudiante graduado en el laboratorio de Tonegawa agrega:
"Queríamos activar artificialmente una memoria sin la experiencia sensorial habitual requerida, que proporciona evidencia experimental de que incluso los fenómenos efímeros, como los recuerdos personales, residen en la maquinaria física del cerebro".

El primer paso de su experimento consistió en identificar un conjunto específico de células cerebrales dentro del hipocampo que solo estaba activo cuando un ratón estaba explorando un nuevo entorno. Una vez que establecieron qué genes se activaron en las células cerebrales, los combinaron con el gen de la channelrhodopsin-2 (ChR2), que es una proteína activada por la luz que se usa en optogenética.
Luego implantaron el gen acoplado en la circunvolución dentada de los ratones, una parte dentro del hipocampo que se cree que contribuye a la formación de nuevos recuerdos, para que puedan estudiar a los ratones mediante el uso de fibras ópticas diminutas para administrar pulsos de luz a las neuronas.
Encontraron una manera ingeniosa de etiquetar la red física de neuronas unidas a un engrama de memoria específico para una experiencia particular, asegurando que la proteína activada por la luz solo se exprese en las neuronas involucradas en el aprendizaje experimental.
Luego se permitió que los ratones ingresaran a un nuevo entorno y recibieron una pequeña sacudida en el pie luego de unos minutos de exploración, lo que les enseñó a temer el ambiente particular en el que experimentaron el choque.
Luego, los investigadores etiquetaron las células cerebrales con ChR2, que se activaron durante el momento en que los ratones experimentaron miedo y observaron que estas neuronas involucradas en la memoria de miedo se activaron cuando los ratones fueron expuestos a disparar pulsos de luz en un entorno completamente diferente. y que los ratones rápidamente adoptaron una actitud defensiva e inmóvil.
El resultado de esta congelación inducida por la luz indica que los animales de hecho recordaron el recuerdo de estar conmocionados y percibieron una repetición de un recuerdo temeroso, a pesar de que el recuerdo fue reactivado artificialmente. Liu comenta:
"Nuestros resultados muestran que los recuerdos realmente residen en células cerebrales muy específicas y simplemente al reactivar estas células por medios físicos, como la luz, se puede recordar una memoria completa".

Tonegawa se refiere al filósofo francés del siglo XVII que escribió: "Pienso, luego existo", diciendo:
"René Descartes no creía que la mente pueda estudiarse como una ciencia natural. Estaba equivocado. Este método experimental es la mejor forma de demostrar que la mente, como la memoria recordada, se basa en los cambios en la materia".

El enfoque también podría usarse potencialmente cuando se estudian trastornos neurodegenerativos y neuropsiquiátricos.
Ramirez dice:
"Cuanto más sepamos sobre las piezas en movimiento que conforman nuestro cerebro, mejor equipados estamos para descubrir qué sucede cuando las piezas cerebrales se descomponen".

Escrito por Petra Rattue

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