Por primera vez, un estudio en ratas analiza el papel del hipocampo en dos funciones de la memoria: una que recuerda asociaciones entre el tiempo, el lugar y lo que uno hizo, y otra que permite predecir o planificar acciones futuras basadas en experiencias pasadas. .

El avance revela que estas dos tareas de la memoria , ambas codificadas en el hipocampo, pueden separarse. El hallazgo tiene implicaciones importantes para algún día tratar los problemas de memoria y aprendizaje que se encuentran en la demencia y la enfermedad de Alzheimer.

El estudio, «Los códigos asociativos y predictivos del hipocampo apoyan los comportamientos guiados por la memoria», que se publica en Science , utilizó técnicas optogenéticas avanzadas para desactivar un tipo de memoria mientras se mantiene el otro.

«Descubrimos que dos códigos neuronales diferentes respaldan estos aspectos tan importantes de la memoria y la cognición, y pueden disociarse, como lo hicimos experimentalmente», dijo Antonio Fernández-Ruiz, profesor asistente de neurobiología y comportamiento e investigador de la familia Nancy y Peter Meinig en Ciencias de la Vida, en la Facultad de Artes y Ciencias (A&S). Azahara Oliva, profesora asistente de neurobiología y comportamiento (A&S), es colaboradora principal y coautora del estudio.

Un tipo de código neuronal controla la capacidad de hacer asociaciones, como recordar que las manzanas se venden en el supermercado del barrio. El otro tipo es predictivo e implica la capacidad de utilizar la memoria de manera flexible para planificar un nuevo comportamiento; por ejemplo, si siempre viajas por la misma ruta hasta la tienda, pero un día la carretera está cerrada, puedes utilizar un mapa interno memorizado del barrio para hacer una predicción de una nueva ruta.

Hasta ahora, nadie ha sabido cómo el hipocampo soporta estas funciones y si había alguna relación entre ambas.

En el estudio, los investigadores desarrollaron un sistema que utilizaba muchos electrodos colocados en el cerebro de una rata para rastrear la actividad de muchas neuronas simultáneamente mientras la rata realizaba una conducta. Luego, el equipo utilizó la optogenética para controlar con mucha precisión la actividad de las neuronas. Para ello, los investigadores inyectan un virus en el cerebro de la rata, que infecta las neuronas para que expresen una proteína artificial que puede activar o silenciar (dependiendo del tipo de proteína) esas neuronas cuando se ilumina una luz dentro del cerebro.

Los investigadores modificaron este método para perturbar selectivamente, pero no silenciar por completo, un conjunto de neuronas. De esta forma, podrían afectar a determinadas neuronas sin alterar las propiedades generales del cerebro.

Utilizaron este método para perturbar una región del hipocampo involucrada en el aprendizaje de una nueva tarea, como viajar del punto A al punto D. Cuando una rata se mueve en un entorno nuevo, las neuronas codifican hitos, como cuando la rata giró a la izquierda en el punto B, y a la derecha en el punto C, para llegar a D, donde había una recompensa.

«Esa secuencia de pasos está codificada en el cerebro como una secuencia de células que se activan», dijo Fernández-Ruiz. «La forma en que recordaremos esto en el futuro es que cuando dormimos, se repite la misma secuencia de actividad, por lo que las mismas neuronas que codifican [el camino] se activarán en el mismo orden».

Al perturbar una región del hipocampo, los investigadores pudieron codificar la secuencia de neuronas que se activaban a lo largo de ese camino. Mientras dormía, las neuronas no se activaban en secuencia para solidificar el recuerdo. La rata podía recordar la ubicación de los puntos A y D, pero se perdió el camino para llegar de uno al otro. De esta forma, se mantuvieron los aspectos asociativos de la memoria pero se perdió la parte predictiva de la misma.

En un experimento, ratas con hipocampos perturbados tuvieron que explorar un laberinto y encontrar un nuevo camino todos los días para cobrar una recompensa. «Ese comportamiento requirió que formara un mapa, y requirió capacidades de planificación y predicción, y recordarlo para guiar sus movimientos», dijo Fernández-Ruiz. Con la manipulación de sus hipocampos, las ratas no podían recordar cómo obtener la recompensa.

En un segundo experimento, las ratas tuvieron que aprender a asociar un lugar particular del entorno con una recompensa. Cuando las capacidades predictivas se vieron perjudicadas, esta memoria asociativa permaneció intacta. Los investigadores demostraron que podían desacoplar estos dos tipos de memoria.

Los hallazgos tienen implicaciones para el tratamiento de la enfermedad de Alzheimer y otras formas de demencia, donde los pacientes experimentan degeneración neuronal en el hipocampo, así como problemas de memoria y navegación.

«Al observar qué tipo de déficit de memoria se producen en un paciente», dijo Fernández-Ruiz, «podemos intentar inferir qué tipo de mecanismo neuronal subyacente se ha visto comprometido, lo que nos ayudará a desarrollar intervenciones más específicas».

Fuente: medicalxpress.com