Los científicos del Medical College of Georgia han descifrado las conversaciones que tienen las neuronas a medida que forman y recuperan recuerdos.
El avance en el reconocimiento en tiempo real de la formación y el recuerdo de un recuerdo abre la puerta a estudios de memoria objetivos y exhaustivos y, finalmente, a mejores terapias, dijo el Dr. Joe Tsien, neurocientífico y codirector de Brain & Behavior Discovery de MCG. Instituto. Es el autor correspondiente del estudio publicado el 16 de diciembre en PLoS ONE.
"Es un comienzo, un primer vistazo de un recuerdo", Dr.dijo Tsien. "Por primera vez, nos brinda la capacidad de observar la dinámica del cerebro y decir qué tipo de memoria se forma, cuáles son los componentes de la memoria y cómo se recupera la memoria a nivel de red". El hallazgo podría ayudar a identificar en qué etapa falla la formación de la memoria y si los medicamentos la están mejorando.
Para sus estudios, los científicos de MCG combinaron nuevas tecnologías y métodos computacionales con el condicionamiento pavloviano centenario.
En el centro de la memoria del cerebro, usaron 128 electrodos capaces de monitorear un puñado de neuronas cada uno para registrar simultáneamente las conversaciones de 200 a 300 neuronas mientras los ratones aprendían a asociar un cierto tono con un leve golpe en el pie durante 20 segundos más tarde.
Un algoritmo computacional tradujo la charla neuronal en un patrón de actividad dinámico y perceptible que proporcionó a los científicos un rastro o imagen de cómo se veía la memoria cuando se formó y recordó.
"Al escuchar la actividad neuronal, pudimos descifrar el patrón dinámico en tiempo real y el significado de esas conversaciones, por lo que esto es realmente satisfactorio", dijo el Dr. Tsien, erudito eminente de Georgia Research Alliance en Cognición y Neurobiología de Sistemas.
El rastro cambiaba ligeramente cada vez que se recordaba, probablemente porque el estado de ánimo o la situación del roedor cambiaban, pero seguía siendo reconocible como un recuerdo específico.
Más tarde, los científicos correlacionaron la recuperación de la memoria con las acciones de los ratones, como congelarse al escuchar el tono o regresar a la cámara donde ocurrió la descarga eléctrica. Descubrieron que los rastros estaban estrechamente relacionados con los puntajes de memoria: los ratones que tenían puntajes más bajos previsiblemente tenían un rastro más débil y aquellos con rastros más fuertes tenían un mejor desempeño conductual, como congelarse antes de recibir una descarga. "A nivel de comportamiento, simplemente está congelado, pero con esta técnica de decodificación de la memoria en tiempo real, te dirá exactamente lo que está pensando", dijo el Dr.dijo Tsien.
Como se esperaba, cuando los ratones fueron devueltos una hora más tarde a la cámara donde tuvo lugar el acondicionamiento, se congelaron repetidamente, en promedio, 1,4 segundos después de que emergiera el patrón de recuerdo en el cerebro. Cuando se colocaron en un entorno sin antecedentes de descarga en el pie, los ratones se congelaron después de escuchar el tono.
Uno de los hallazgos más sorprendentes fue que el rastro de la memoria del impacto en el pie fue el único recuerdo que surgió en sus cerebros 20 segundos después de escuchar el tono: justo cuando habría seguido el leve impacto. "¿Crees que somos los únicos que podemos decir la hora?" Dr. Tsien dijo sobre esta evidencia inesperada de la memoria del tiempo.
Los problemas con la memoria, la función cognitiva más fundamental, pueden ocurrir en cualquier nivel: aprendizaje, consolidación, almacenamiento o recuperación. La capacidad de ver cómo se crean los recuerdos en tiempo real debería ayudar a identificar dónde se encuentran los problemas, lo que permitiría una investigación más específica y un tratamiento eventual, dijo el Dr.dijo Tsien.
"Si no conoce los biomarcadores básicos, como la glucosa en sangre o el nivel de insulina, es difícil evaluar y estudiar la diabetes. Sin saber qué son los rastros de memoria, realmente no tiene los biomarcadores fisiológicos precisos para estudiar memoria y para evaluar de forma fiable la eficacia del tratamiento de los trastornos de la memoria. Todos sabemos que el comportamiento puede ser bastante engañoso en algún momento". La capacidad de saber qué memoria se produce y qué tan buena es esa memoria también podría dar forma dramática al desarrollo de máquinas que son controladas directamente por la mente, en lugar de aquellas que usan las manos como intermediarios, señaló.
Los estudios se realizaron en la región CA1 del hipocampo, un centro bien documentado para la formación de memorias asociativas. Se necesitan pruebas similares en otras regiones de la memoria, dijo el Dr. Tsien.
La tecnología relacionada ya está avanzando en la atención al paciente. Por ejemplo, los estudios en primates de las conexiones de las neuronas motoras esenciales están avanzando en el desarrollo de prótesis y electrodos controlados por la mente que pueden ayudar a identificar dónde se originan las convulsiones. Pero tomará tiempo y mejorar la tecnología de grabación no invasiva antes de que las pruebas de memoria de la Dra. Tsien se puedan realizar en humanos.
Dra. Guifen Chen, ex becario postdoctoral de MCG, es el primer autor del artículo, y el Dr. L. Phillip Wang, científico investigador de MCG, es coautor. La investigación fue financiada por los Institutos Nacionales de Salud y la Alianza de Investigación de Georgia.
