La sincronización de dos regiones del cerebro es clave para la memoria episódica
Especialistas del CONICET demostraron que la activación de la memoria episódica depende de la comunicación coordinada entre dos regiones del cerebro: el hipocampo ventral y la corteza prefrontal. El hallazgo, que se realizó a través de experimentos en modelos animales, se describe en Proceedings of the National Academy of Sciences of the USA (PNAS), publicación oficial de la Academia Nacional de Ciencias de Estados Unidos.
«La memoria episódica es aquella relacionada con sucesos autobiográficos y otros eventos, asociados a un contexto espacial y temporal, que pueden relatarse de forma explícita. Como este proceso mental está alterado en enfermedades neurodegenerativas como Alzheimer y patologías psiquiátricas, conocer los mecanismos que lo regulan puede ser útil para desarrollar tratamientos más específicos y efectivos», explicó Camila Zold, líder del trabajo e investigadora del CONICET en el Instituto de Fisiología y Biofísica Bernardo Houssay (IFIBIO, CONICET-UBA).
La investigadora también destacó que «reconocer los circuitos neuronales de las memorias episódicas y los mecanismos que controlan su evocación tiene relevancia para conocer mejor un proceso fundamental para la supervivencia de los seres vivos».
A esa conclusión llegó el equipo de investigación tras evaluar la respuesta electrofisiológica de las neuronas de un grupo de ratas mientras resolvían una tarea de memoria episódica.
En esta tarea, los animales utilizaban la información contextual para discriminar entre un objeto (un frasco o una botella) que ya conocían, pero que nunca habían visto previamente en ese contexto (objeto incongruente), y otro que ya habían visto en ese lugar (objeto congruente). Los animales que resolvían bien la tarea eran los que reconocían rápidamente el objeto congruente (evocación de la memoria relevante o episódica) y procedían a explorar el incongruente.
«Encontramos que la comunicación entre el hipocampo ventral y la corteza prefrontal aumenta durante la exploración del objeto que es incongruente con el contexto y se logra establecer una nueva asociación objeto-contexto como novedosa», destacó Noelia Weisstaub, que también lideró el trabajo y es investigadora del CONICET en el Instituto de Neurociencia Cognitiva y Traslacional (INCYT, CONICET-Fundación INECO-Universidad Favaloro).
Por el contrario, en los animales que tenían un mal desempeño con la tarea, la sincronización entre la corteza prefrontal medial y el hipocampo ventral era menor. «Es posible que en estos casos la memoria del objeto incongruente interfiera con la evocación de la memoria relevante y por lo tanto el animal se comporta como si ambos objetos (congruente e incongruente) fuesen igualmente familiares en ese contexto», afirmó Weisstaub.
Con farmacología los autores del estudio desconectaron la comunicación entre la corteza prefrontal medial y el hipocampo ventral, y comprobaron que los animales siempre tenían un mal desempeño con la tarea y la evocación de la memoria relevante.
«Analizando la actividad de neuronas individuales en la corteza prefrontal durante la tarea, identificamos distintas subpoblaciones de neuronas (células piramidales) que responden cuando el animal explora los objetos. La magnitud de la respuesta de estas neuronas correlaciona con la capacidad de los animales de determinar si ya habían visto o no el objeto en ese lugar previamente», explicó Juan Facundo Morici, becario posdoctoral del CONICET en el INCYT y primer autor del estudio.
A raíz de los resultados obtenidos, los próximos pasos de esta línea de investigación van en la dirección de demostrar el rol específico de la sincronización theta (un tipo de actividad eléctrica del cerebro que coordina el encendido y apagado de millones de neuronas a un ritmo de varias veces por segundo) en la evocación de los trazos de memoria. «Sería interesante observar si modificando la sincronización theta se puede mejorar o empeorar la interferencia durante la evocación», señaló Weisstaub.
Por su parte, Zold agregó que otro objetivo será «identificar otros mecanismos que regulan la sincronización entre el hipocampo y la corteza prefrontal para la evocación de memorias episódicas y cómo esta comunicación es afectada por manipulaciones farmacológicas que sabemos afectan la resolución de la tarea. Estos estudios ampliarán aún más la comprensión del funcionamiento de este tipo de memoria».
El trabajo recibió el apoyo de becas de investigación de la Agencia Nacional de Promoción de la Investigación, el Desarrollo Tecnológico y la Innovación (Agencia I+D+i) y fondos de la UBA (Ubacyt 2018-2020) y del premio Ben Barres que otorga eLife, una organización sin fines de lucro fundada en 2011 por el Instituto Médico Howard Hughes, de Estados Unidos, la Sociedad Max Planck, de Alemania, y el Wellcome Trust, del Reino Unido.
«La memoria episódica es aquella relacionada con sucesos autobiográficos y otros eventos, asociados a un contexto espacial y temporal, que pueden relatarse de forma explícita. Como este proceso mental está alterado en enfermedades neurodegenerativas como Alzheimer y patologías psiquiátricas, conocer los mecanismos que lo regulan puede ser útil para desarrollar tratamientos más específicos y efectivos», explicó Camila Zold, líder del trabajo e investigadora del CONICET en el Instituto de Fisiología y Biofísica Bernardo Houssay (IFIBIO, CONICET-UBA).
La investigadora también destacó que «reconocer los circuitos neuronales de las memorias episódicas y los mecanismos que controlan su evocación tiene relevancia para conocer mejor un proceso fundamental para la supervivencia de los seres vivos».
Camila Zold (izq.), Noelia Weisstaub y Facundo Morici.
Resultados principales
La información presentada por el contexto en cualquier momento podría impulsar la recuperación de más de un rastro de memoria. ¿Qué mecanismo permite seleccionar el más relevante? De acuerdo con el trabajo publicado en PNAS, un aumento en la sincronización entre el hipocampo ventral y la corteza prefrontal es fundamental para la evocación de la traza de memoria de mayor importancia y la correcta resolución de tareas.
A esa conclusión llegó el equipo de investigación tras evaluar la respuesta electrofisiológica de las neuronas de un grupo de ratas mientras resolvían una tarea de memoria episódica.
En esta tarea, los animales utilizaban la información contextual para discriminar entre un objeto (un frasco o una botella) que ya conocían, pero que nunca habían visto previamente en ese contexto (objeto incongruente), y otro que ya habían visto en ese lugar (objeto congruente). Los animales que resolvían bien la tarea eran los que reconocían rápidamente el objeto congruente (evocación de la memoria relevante o episódica) y procedían a explorar el incongruente.
«Encontramos que la comunicación entre el hipocampo ventral y la corteza prefrontal aumenta durante la exploración del objeto que es incongruente con el contexto y se logra establecer una nueva asociación objeto-contexto como novedosa», destacó Noelia Weisstaub, que también lideró el trabajo y es investigadora del CONICET en el Instituto de Neurociencia Cognitiva y Traslacional (INCYT, CONICET-Fundación INECO-Universidad Favaloro).
Por el contrario, en los animales que tenían un mal desempeño con la tarea, la sincronización entre la corteza prefrontal medial y el hipocampo ventral era menor. «Es posible que en estos casos la memoria del objeto incongruente interfiera con la evocación de la memoria relevante y por lo tanto el animal se comporta como si ambos objetos (congruente e incongruente) fuesen igualmente familiares en ese contexto», afirmó Weisstaub.
Con farmacología los autores del estudio desconectaron la comunicación entre la corteza prefrontal medial y el hipocampo ventral, y comprobaron que los animales siempre tenían un mal desempeño con la tarea y la evocación de la memoria relevante.
«Analizando la actividad de neuronas individuales en la corteza prefrontal durante la tarea, identificamos distintas subpoblaciones de neuronas (células piramidales) que responden cuando el animal explora los objetos. La magnitud de la respuesta de estas neuronas correlaciona con la capacidad de los animales de determinar si ya habían visto o no el objeto en ese lugar previamente», explicó Juan Facundo Morici, becario posdoctoral del CONICET en el INCYT y primer autor del estudio.
A raíz de los resultados obtenidos, los próximos pasos de esta línea de investigación van en la dirección de demostrar el rol específico de la sincronización theta (un tipo de actividad eléctrica del cerebro que coordina el encendido y apagado de millones de neuronas a un ritmo de varias veces por segundo) en la evocación de los trazos de memoria. «Sería interesante observar si modificando la sincronización theta se puede mejorar o empeorar la interferencia durante la evocación», señaló Weisstaub.
Por su parte, Zold agregó que otro objetivo será «identificar otros mecanismos que regulan la sincronización entre el hipocampo y la corteza prefrontal para la evocación de memorias episódicas y cómo esta comunicación es afectada por manipulaciones farmacológicas que sabemos afectan la resolución de la tarea. Estos estudios ampliarán aún más la comprensión del funcionamiento de este tipo de memoria».
El trabajo recibió el apoyo de becas de investigación de la Agencia Nacional de Promoción de la Investigación, el Desarrollo Tecnológico y la Innovación (Agencia I+D+i) y fondos de la UBA (Ubacyt 2018-2020) y del premio Ben Barres que otorga eLife, una organización sin fines de lucro fundada en 2011 por el Instituto Médico Howard Hughes, de Estados Unidos, la Sociedad Max Planck, de Alemania, y el Wellcome Trust, del Reino Unido.
