Como el cerebro registra los recuerdos: científicos decodifican el código neural de la memoria.
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Algunos de nuestros más preciados recuerdos comienzan con una simple asociación: la sonrisa de alguien especial, está ligado siempre al lugar donde usted se encontró con él por primera vez.
Lamentablemente, estos recuerdos episódicos-recuerdos que codifican eventos vitales-son a menudo erosionados por trastornos neurológicos como la enfermedad de Alzheimer o el daño cerebral traumático. Sin acceder al código neural básico que subyace en estas asociaciones, los científicos están limitados en cómo pueden ayudar a las personas que sufren de pérdida de memoria.
Sin embargo, gracias a un nuevo estudio publicado en julio por Neuron, estamos más cerca de entender cómo nuestros cerebros se ubican en tal contexto.
La respuesta está en un puñado de neuronas simples en el lóbulo temporal medio (LTM), las cuales cambian rápidamente sus patrones de estimulo en el momento exacto en que alguien aprende una nueva asociación entre la persona y el lugar.
La historia comienza hace más de una década, cuando el autor principal del estudio, el Dr. Itzhak Fried y sus colegas descubrieron un tipo peculiar de neuronas durante la grabación del LTM de los pacientes que sufren de ataques epilépticos extenuantes. Estos pacientes tienen electrodos implantados en lo profundo de su cerebro para ayudar a los cirujanos a localizar la fuente de la actividad convulsiva manteniéndolos conscientes (pero sin dolor!) durante el procedimiento.
Sorprendentemente, estas ahora famosas neuronas "Jennifer Aniston" sólo se activaron cuando Fried mostró las fotos de la actriz a los pacientes - no importaba lo que llevara puesto, que dirección ella tenía o su estilo de peinado - pero se mantenían estoicos a las fotos de Julia Roberts. Los resultados sugieren que ciertas neuronas en el LTM se disparan para codificar conceptos de la gente, en lugar de características visuales particulares en una fotografía. Los estudios de seguimiento mostraron que estas neuronas también representan conceptos abstractos de lugares y objetos, pero generalmente tienen un estímulo preferido - sí Anniston, no Roberts.
Pero cómo las neuronas enlazan conceptos discretos juntos para formar asociaciones sigue siendo un misterio. Por lo tanto, en este nuevo estudio, el autor principal doctor Matías Ison de la Universidad de Leicester dijo en un correo electrónico a Singularity Hub, que los investigadores crearon una condición que imita "encontrase con alguien en un lugar específico", lo cual es muy común en los recuerdos episódicos.
El equipo reclutó a 14 pacientes epilépticos sometidos a cirugía exploratoria, y con mucho esfuerzo registró la actividad de más de 600 neuronas individuales en su MTL mientras los pacientes miraban imágenes de rostros, incluyendo a sus seres queridos y al actor Clint Eastwood, así como fotos de lugares tan emblemáticos como el letrero de Hollywood y la Casa Blanca.
Al escuchar dentro en la charla eléctrica de las neuronas individuales, los investigadores fueron capaces de desentrañar a los que respondieron a por lo menos una imagen.
Los investigadores después superpusieron digitalmente una imagen preferida de una neurona - digamos la de Clint Eastwood - en un punto de referencia que la neurona había más o menos ignorado, como el letrero de Hollywood, y se les pidió a los pacientes recordar la asociación.
El hecho sorprendente fue que después de sólo una sola presentación de una imagen compuesta, las neuronas que antes sólo respondieron a un estímulo (Clint Eastwood) casi triplicaron su tasa de disparo cuando se re-expuesieron a las imágenes combinada (el letrero de Hollywood). El hallazgo fue en ambos modos, en que una neurona selectiva-marcada también comenzó responder en forma apareada.
Es como lo que ocurre en la vida real, dice Ison. Usted sólo necesita un encuentro para formar una asociación.
Usando modelos matemáticos, Ison y sus compañeros siguieron después el momento cuando las neuronas ensancharon su afinación - se correlaciona significativamente con el momento exacto del aprendizaje. Esto pinta una "fotografía convincente" de como neuronas individuales- los elementos de procesamiento de información en el cerebro - subyacen en el inicio de nueva asociación, dice Dr. Howard Eichenbaum, un investigador eminente en la Universidad de Boston que no estuvo involucrado en el estudio.
Pero no se trata sólo de las neuronas individuales.
Este estudio añade a los resultados desde la investigación animal que el mecanismo para enlazar elementos de un recuerdo se basa en un conjunto de neuronas que activan a los dos elementos, explica Eichenbaum. Sugiere que la coincidencia parcial de redes neuronales dinámicas cambian para incorporar nuevos recuerdos.
Aunque este estudio es investigación básica, es también un primer paso en el análisis del código neuronal que subyace bajo el inicio de un recuerdo. También podría guiar a nuevas ideas sobre la capacidad de memoria y como se deteriora en pacientes con demencia, con posibles implicaciones en el campo de las neuroprótesis, afirma Ison. Por ejemplo, la activación artificial de una neurona puede desencadenar una retirada completa de que la memoria en los seres humanos. La idea no es tan loco como suena; Los científicos ya han demostrado su posibilidad en animales.
Fried está de acuerdo. Fried es un adjudicatario del fondo DARPA de $ 15 millones para su participación en el proyecto Memoria Activa Restauración que tiene como objetivo desarrollar software y hardware para neuroprótesis implantables para ayudar a los pacientes que sufren de lesión cerebral traumática restaurar su pérdida de la función de memoria. Es un reto formidable que trata de tender un puente sobre la neurociencia básica con la informática y la ingeniería, y algunos científicos han expresado públicamente su escepticismo de su viabilidad.
Hasta el momento, las mejoras en hardware superan los de software. Hace apenas un mes, los científicos informaron implantes cerebrales inyectables que pueden grabar desde y estimular las neuronas individuales en el cerebro de rata.
Mientras que aún es demasiado pronto para decir nada, Fried cree que los resultados de este estudio podrían abrir camino para el desarrollo de mejores interfaces hasta la perfecta sincronicación de implantes mecánicos con el cerebro humano, y un día, ayudar a aquellos que sufren de alguna discapacidad para recordar.
Crédito de la imagen: Shutterstock.com; Matias J. Ison, Rodrigo Quian Quiroga y Itzhak Fried / Universidad de Leicester
Yapa:
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fin.
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Algunos de nuestros más preciados recuerdos comienzan con una simple asociación: la sonrisa de alguien especial, está ligado siempre al lugar donde usted se encontró con él por primera vez.
Lamentablemente, estos recuerdos episódicos-recuerdos que codifican eventos vitales-son a menudo erosionados por trastornos neurológicos como la enfermedad de Alzheimer o el daño cerebral traumático. Sin acceder al código neural básico que subyace en estas asociaciones, los científicos están limitados en cómo pueden ayudar a las personas que sufren de pérdida de memoria.
Sin embargo, gracias a un nuevo estudio publicado en julio por Neuron, estamos más cerca de entender cómo nuestros cerebros se ubican en tal contexto.
La respuesta está en un puñado de neuronas simples en el lóbulo temporal medio (LTM), las cuales cambian rápidamente sus patrones de estimulo en el momento exacto en que alguien aprende una nueva asociación entre la persona y el lugar.
La historia comienza hace más de una década, cuando el autor principal del estudio, el Dr. Itzhak Fried y sus colegas descubrieron un tipo peculiar de neuronas durante la grabación del LTM de los pacientes que sufren de ataques epilépticos extenuantes. Estos pacientes tienen electrodos implantados en lo profundo de su cerebro para ayudar a los cirujanos a localizar la fuente de la actividad convulsiva manteniéndolos conscientes (pero sin dolor!) durante el procedimiento.
Sorprendentemente, estas ahora famosas neuronas "Jennifer Aniston" sólo se activaron cuando Fried mostró las fotos de la actriz a los pacientes - no importaba lo que llevara puesto, que dirección ella tenía o su estilo de peinado - pero se mantenían estoicos a las fotos de Julia Roberts. Los resultados sugieren que ciertas neuronas en el LTM se disparan para codificar conceptos de la gente, en lugar de características visuales particulares en una fotografía. Los estudios de seguimiento mostraron que estas neuronas también representan conceptos abstractos de lugares y objetos, pero generalmente tienen un estímulo preferido - sí Anniston, no Roberts.
Pero cómo las neuronas enlazan conceptos discretos juntos para formar asociaciones sigue siendo un misterio. Por lo tanto, en este nuevo estudio, el autor principal doctor Matías Ison de la Universidad de Leicester dijo en un correo electrónico a Singularity Hub, que los investigadores crearon una condición que imita "encontrase con alguien en un lugar específico", lo cual es muy común en los recuerdos episódicos.
El equipo reclutó a 14 pacientes epilépticos sometidos a cirugía exploratoria, y con mucho esfuerzo registró la actividad de más de 600 neuronas individuales en su MTL mientras los pacientes miraban imágenes de rostros, incluyendo a sus seres queridos y al actor Clint Eastwood, así como fotos de lugares tan emblemáticos como el letrero de Hollywood y la Casa Blanca.
Al escuchar dentro en la charla eléctrica de las neuronas individuales, los investigadores fueron capaces de desentrañar a los que respondieron a por lo menos una imagen.
Los investigadores después superpusieron digitalmente una imagen preferida de una neurona - digamos la de Clint Eastwood - en un punto de referencia que la neurona había más o menos ignorado, como el letrero de Hollywood, y se les pidió a los pacientes recordar la asociación.
El hecho sorprendente fue que después de sólo una sola presentación de una imagen compuesta, las neuronas que antes sólo respondieron a un estímulo (Clint Eastwood) casi triplicaron su tasa de disparo cuando se re-expuesieron a las imágenes combinada (el letrero de Hollywood). El hallazgo fue en ambos modos, en que una neurona selectiva-marcada también comenzó responder en forma apareada.
Es como lo que ocurre en la vida real, dice Ison. Usted sólo necesita un encuentro para formar una asociación.
Usando modelos matemáticos, Ison y sus compañeros siguieron después el momento cuando las neuronas ensancharon su afinación - se correlaciona significativamente con el momento exacto del aprendizaje. Esto pinta una "fotografía convincente" de como neuronas individuales- los elementos de procesamiento de información en el cerebro - subyacen en el inicio de nueva asociación, dice Dr. Howard Eichenbaum, un investigador eminente en la Universidad de Boston que no estuvo involucrado en el estudio.
Pero no se trata sólo de las neuronas individuales.
Este estudio añade a los resultados desde la investigación animal que el mecanismo para enlazar elementos de un recuerdo se basa en un conjunto de neuronas que activan a los dos elementos, explica Eichenbaum. Sugiere que la coincidencia parcial de redes neuronales dinámicas cambian para incorporar nuevos recuerdos.
Aunque este estudio es investigación básica, es también un primer paso en el análisis del código neuronal que subyace bajo el inicio de un recuerdo. También podría guiar a nuevas ideas sobre la capacidad de memoria y como se deteriora en pacientes con demencia, con posibles implicaciones en el campo de las neuroprótesis, afirma Ison. Por ejemplo, la activación artificial de una neurona puede desencadenar una retirada completa de que la memoria en los seres humanos. La idea no es tan loco como suena; Los científicos ya han demostrado su posibilidad en animales.
Fried está de acuerdo. Fried es un adjudicatario del fondo DARPA de $ 15 millones para su participación en el proyecto Memoria Activa Restauración que tiene como objetivo desarrollar software y hardware para neuroprótesis implantables para ayudar a los pacientes que sufren de lesión cerebral traumática restaurar su pérdida de la función de memoria. Es un reto formidable que trata de tender un puente sobre la neurociencia básica con la informática y la ingeniería, y algunos científicos han expresado públicamente su escepticismo de su viabilidad.
Hasta el momento, las mejoras en hardware superan los de software. Hace apenas un mes, los científicos informaron implantes cerebrales inyectables que pueden grabar desde y estimular las neuronas individuales en el cerebro de rata.
Mientras que aún es demasiado pronto para decir nada, Fried cree que los resultados de este estudio podrían abrir camino para el desarrollo de mejores interfaces hasta la perfecta sincronicación de implantes mecánicos con el cerebro humano, y un día, ayudar a aquellos que sufren de alguna discapacidad para recordar.
Crédito de la imagen: Shutterstock.com; Matias J. Ison, Rodrigo Quian Quiroga y Itzhak Fried / Universidad de Leicester
Yapa:
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