Un estudio muestra la base estructural de la formación de la memoria en el cerebro de un ratón

Un estudio muestra la base estructural de la formación de la memoria en el cerebro de un ratón

En un estudio apoyado por los Institutos Nacionales de Salud (NIH), los investigadores demostraron la base estructural de la formación de la memoria en una amplia red de neuronas en el cerebro del ratón. Este trabajo ilumina la naturaleza fundamentalmente flexible de la creación de memoria, describiendo cambios relacionados con el aprendizaje a nivel celular y subcelular con una resolución sin precedentes. Comprender esta flexibilidad puede explicar por qué los procesos de memoria y aprendizaje a veces salen mal.

Los resultados, publicados enCienciademostraron que las neuronas asociadas con un rastro de memoria reorganizaban sus conexiones con otras neuronas a través de una conexión atípica llamada botón multisináptico. En un botón multisináptico, el axón de la neurona que transmite la señal con la venta de información contacta con varias neuronas que reciben la señal. Según los investigadores, los botones multisinápticos pueden permitir la flexibilidad celular de codificación de información observada en estudios anteriores.

Los investigadores también descubrieron que las neuronas implicadas en la formación de la memoria no estaban preferentemente conectadas entre sí. Este hallazgo desafía la idea de que “las neuronas se activan juntas”, como predice la teoría tradicional del aprendizaje.

Además, los investigadores observaron que las neuronas asociadas a un rastro de memoria reorganizaban ciertas estructuras intracelulares que sustentan la energía, la comunicación y la plasticidad en las conexiones neuronales. Estas neuronas también tenían mayores interacciones con células de soporte conocidas como astrocitos.

Utilizando una combinación de herramientas genéticas avanzadas, microscopía electrónica 3D e inteligencia artificial, los científicos investigadores Marco Uytiepo, Anton Maximov, Ph.D.

Esta imagen muestra una reconstrucción 3D a nanoescala asistida por IA de sinapsis neuronales en el hipocampo de un ratón.

Para estudiar las características estructurales relacionadas con el aprendizaje, los investigadores expusieron a ratones a una tarea de acondicionamiento y examinaron la región del hipocampo del cerebro aproximadamente una semana después. Eligieron este momento porque ocurre después de que los recuerdos se codifican por primera vez, pero antes de que se reorganicen para su almacenamiento a largo plazo. Utilizando técnicas genéticas avanzadas, los investigadores etiquetaron permanentemente subconjuntos de neuronas del hipocampo que se activaban durante el aprendizaje, lo que permitió una identificación confiable. Luego utilizaron algoritmos de microscopía electrónica 3D e inteligencia artificial para crear reconstrucciones a nanoescala de las redes neuronales excitadoras involucradas en el aprendizaje.

Este estudio proporciona una visión integral de las características estructurales de la formación de la memoria en una región del cerebro. También plantea nuevas preguntas para una mayor exploración. Los estudios futuros serán cruciales para determinar si funcionan mecanismos similares en diferentes momentos y circuitos neuronales. Además, se requiere una mayor investigación de la composición molecular de los botones multisinápticos para determinar su papel preciso en la memoria y otros procesos cognitivos.

La investigación fue financiada con fondos del Instituto Nacional de Salud Mental, el Instituto Nacional de Trastornos Neurológicos y Accidentes Cerebrovasculares y los NIH.Investigación del cerebro mediante la promoción de neurotecnologías innovadoras® o The Brain Initiative®.

Fuentes: