Descubren cómo los recuerdos advierten de un posible peligro
Neurocientíficos del Instituto Tecnológico de Massachusetts (MIT, por sus siglas en inglés), en Estados Unidos, han descubierto cómo dos circuitos neuronales en el cerebro trabajan juntos para controlar la formación de recuerdos vinculados con eventos secuenciales presentes. La interacción de estos dos circuitos permite al cerebro a mantener un equilibrio entre ser paralizado por el miedo y ser demasiado intrepido.
Se trata de una habilidad esencial que ayuda al cerebro a determinar cuándo se necesita tomar medidas para defenderse de una potencial amenaza, según el principal autor de la investigación que se publica este jueves en 'Science', Susumu Tonegawa, profesor de Biología y Neurociencia del Instituto Picower para el Aprendizaje y la Memoria del MIT.
"Es importante para nosotros ser capaces de asociar las cosas que suceden con cierta brecha temporal -- afirma Tonegawa--. Para los animales, es muy útil saber qué eventos se deben asociar y los que no". Por ejemplo, cuando escuchamos el sonido de unos neumáticos que patinan y se produce un accidente de coche, la próxima vez que oigamos ese chirrido, nos estremeceremos de medio esperando que se produzca otro choque, lo que sugiere que de alguna manera, el cerebro ha relacionado esos dos recuerdos por los que un sonido bastante inocuo provoca temor.
Los recuerdos de los acontecimientos, conocidos como recuerdos episódicos, siempre contienen tres elementos: qué, dónde y cuándo, y se crean en una estructura del cerebro llamada hipocampo, que coordina cada uno de estos tres elementos. Para formar recuerdos episódicos, el hipocampo también se comunica con la región de la corteza cerebral justo fuera del hipocampo, la corteza entorrinal, que tiene varias capas, recibe información sensorial, como imágenes y sonidos, de las áreas de procesamiento sensorial del cerebro y envía la información al hipocampo.
Investigaciones anteriores han revelado mucho sobre cómo el cerebro vincula el lugar y los componentes de objetos de recuerdos. Ciertas neuronas en el hipocampo, conocidas como células de lugar, están especializadas para dispararse cuando un animal está en una ubicación específica y también cuando recuerda esa ubicación, pero cuando se trata de la asociación de objetos y tiempo, nuestro entendimiento se ha quedado atrás, según Tonegawa. "Algo se conoce, pero relativamente poco en comparación con el mecanismo de objeto-lugar", afirma.
El nuevo trabajo se basa en un estudio de 2011 del laboratorio de Tonegawa en el que se identificó un circuito cerebral necesario en los ratones para vincular los recuerdos de dos eventos, un tono y un leve choque eléctrico, que se producen con hasta 20 segundos de diferencia. Este circuito se conecta la capa 3 de la corteza entorrinal a la región CA1 del hipocampo. Cuando se interrumpe el circuito, conocido como circuito monosináptico, los animales no aprendieron a temer el tono.
En el nuevo estudio, los investigadores informan del descubrimiento de un circuito previamente desconocido que suprime el circuito monosináptico. Esta señal se origina en un tipo de neuronas excitatorias descubiertas en el laboratorio de Tonegawa, apodado "células aisladas" porque forman agrupaciones circulares dentro de la capa 2. Esas células estimulan las neuronas inhibidoras en CA1 que suprimen el conjunto de neuronas CA1 excitatorias que se activan por el circuito monosináptico.
Los investigadores usaron la optogenética, una tecnología que permite a las poblaciones específicas de neuronas activarse o desactivarse con la luz, para demostrar la interacción de estos dos circuitos. En ratones normales, la diferencia máxima de tiempo entre los eventos que se pueden vincular es de unos 20 segundos, pero los científicos pudieron alargar ese periodo impulsando la actividad de las células de la capa 3 o suprimiendo células aisladas de la capa 2, o acortarlo por la inhibición de células de la capa 3 o estimulando células de la capa 2, provocando el rechazo de la actividad de CA1.
Los investigadores presumen que la actividad prolongada de CA1 guarda el recuerdo del tono el tiempo suficiente como para que todavía está presente cuando se produce el choque, permitiendo a las dos memorias vincularse. Ahora, estos expertos están estudiando si las neuronas CA1 permanecen activas durante toda la diferencia entre los eventos.
