09 enero 2017

Encuentran células del hipocampo que almacenan recuerdos de conocidos



Los ratones tienen células cerebrales que se dedican a almacenar recuerdos de otros ratones, según un nuevo estudio de neurocientíficos del MIT. Estas células, que se encuentran en una región del hipocampo conocida como la ventral CA1, almacena "memorias sociales" que ayudan a formar el comportamiento de los ratones uno hacia el otro. Los investigadores también demostraron que pueden suprimir o estimular estas memorias mediante el uso de una técnica conocida como optogenética para manipular las células que llevan estas huellas de la memoria, o engramas. "Se puede cambiar la percepción y el comportamiento del ratón ya sea por inhibición o activación de las células CA1 ventrales," dice Susumu Tonegawa ,  profesor Picower de Biología y Neurociencia y director del Centro RIKEN-MIT for Neural Circuito de Genética del Instituto Picower para el Aprendizaje y la Memoria.
Tonegawa es el autor principal del estudio, que aparece en Science . El MIT postdoc Teruhiro Okuyama es el autor principal del artículo.

EL SEGUIMIENTO DE LA MEMORIA SOCIAL

En un conocido estudio publicado en 2005, los investigadores de Caltech identificaron neuronas en el cerebro humano que responden específicamente a las imágenes de celebridades como Halle Berry o Brad Pitt, lo que lleva a concluir que el cerebro tiene células dedicadas a almacenar recuerdos de las personas que están familiarizados. Muchas de estas células se encontraron en y alrededor del hipocampo, que es también el lugar donde el cerebro almacena los recuerdos de eventos, conocidos como memorias episódicas . El equipo del MIT sospecha que, en los ratones, las memorias sociales pueden ser almacenados en la zoa ventral CA1 del hipocampo, en parte porque los estudios anteriores han sugerido que esta región no está implicada en el almacenamiento de memorias episódicas. Los investigadores se dispusieron a probar esta hipótesis utilizando optogenética. Mediante el diseño de las neuronas CA1 del ventral para expresar proteínas sensibles a la luz, podían activar artificialmente o inhibir estas células por el resplandor de la luz en ellos como los ratones interactuado entre sí. En primer lugar, los investigadores permitieron que un ratón, conocido como  "ratón de prueba", pasase tiempo con otro ratón durante dos horas, dejando que los ratones se familiarizan con los demás. Poco después, el ratón de ensayo se colocó en una jaula con el ratón familiar y un nuevo ratón. En circunstancias normales, los ratones prefieren interactuar con los ratones que no han visto antes. Sin embargo, cuando los investigadores utilizaro la luz para cerrar un circuito que conecta el CA1 ventral a otra parte del cerebro llamada núcleo accumbens , el ratón de prueba interactuó con ambos de los otros ratones por igual, debido a que su memoria del ratón familiarizado estaba bloqueada"La inhibición de la CA1 ventral conduce a un deterioro de la memoria social," dice Okuyama. "Ellos no pueden mostrar ninguna preferencia por algún ratón uevo. Se acercan a los dos ratones por igual ". Por otro lado, ratón cuando los investigadores estimularon las células CA1 ventrales, mientras que el ratóde prueba  estaba interactuando con un nuevo ratón, el ratón de prueba comenzó a tratar al ratón uevo como si ya se conocían. Este efecto era específico para las interacciones sociales: Interferir con la CA1 ventral no tuvo ningún efecto sobre la capacidad de los ratones para reconocer objetos o lugares que habían visto con anterioridad.

RE-DESPERTAR RECUERDOS

Cuando los investigadores monitorearon la actividad de las neuronas en el CA1 ventral, encontraron que después de que un ratón estaba familiarizado con otro ratón, una cierta población de estas neuronas comenzó a responder específicamente al ratón familiar. Estos patrones se podían ver, incluso después de que los ratones parecían "olvidar" a los ratones una vez conocidos. Después de aproximadamente 24 horas de separación, los ratones de prueba comenzaron a tratar a sus antiguos conocidos como desconocidos, pero las neuronas que habían sido sintonizados con los ratones familiares seguían disparándose, aunque no con tanta frecuencia. Esto sugiere que los recuerdos aún están siendo almacenados a pesar de que los ratones de prueba ya no parecen recordar a los ratones que una vez conocieron. Por otra parte, los investigadores fueron capaces de "volver a despertar" estas memorias utilizando optogenética. En un experimento, cuando la prueba ratón interactuó primero con otro ratón, los investigadores utilizaron una proteína sensible a la luz llamada canalrodopsina para etiquetar solamente las células CA1 ventrales que estaban activadas por el tratamiento de familiarización. Cuando estas neuronas se reactivaron con la luz 24 horas más tarde, la memoria del ratón una vez familiar regresó. Los investigadores también fueron capaces de vincular artificialmente la memoria del ratón familiarizado con una emoción positiva o negativa. El laboratorio de Tonegawa ha utilizado anteriormente esta técnica para identificar las células del hipocampo que almacenan los engramas que representan recuerdos episódicos. El nuevo estudio ofrece una fuerte evidencia de que las huellas de memoria para individuos específicos se almacenan en las neuronas CA1 del ventral, dice Tonegawa. "Hay un cierto tipo de cambio persistente que tiene lugar en las células, siempre y cuando la memoria es aún detectable", dice.
Larry Young , profesor de psiquiatría y director del Centro de Ciencias Sociales de translación de la Universidad Emory, describió el estudio como "uno de los papeles más fascinantes relacionados con la neurociencia social que he visto en mi vida."
"En este trabajo, se identificaron un subconjunto de células en una región particular del cerebro que es el engrama - un conjunto de células que a través de sus conexiones en el núcleo accumbens, en realidad mantiene el recuerdo de otra persona", dice Young, quien no estuvo involucrado en el estudio. "Ellos mostraron que el mismo grupo de neuronas activa repetidamente en respuesta al mismo animal, la cual es absolutamente increíble. Luego de entrar y controlar esas células específicas es realmente a la vanguardia ".
Los investigadores del MIT están investigando un posible vínculo entre la memoria social y el autismo. Algunas personas con autismo tienen una mutación del receptor de una hormona llamada oxitocina, que es abundante en la superficie de las células CA1 ventrales. El laboratorio de Tonegawa espera para descubrir si estas mutaciones pueden afectar las interacciones sociales. La investigación fue financiada por el Instituto RIKEN Cerebro Ciencia, el Instituto Médico Howard Hughes, la Fundación JPB, y la Sociedad Japonesa para la Promoción de la Ciencia.
Teruhiro Okuyama, Takashi Kitamura, Dheeraj S. Roy, Shigeyoshi Itohara, Susumu Tonegawa
Ventral CA1 neurons store social memory
Science 30 Sep 2016: Vol. 353, Issue 6307, pp. 1536-1541 DOI: 10.1126/science.aaf7003

Reacondicionar el cerebro para superar el miedo

Por:  , Publicado en: December 20, el año 2016

Araña grande casa en suelo de la cocina
de crédito: Geoff Oxford
Los investigadores han descubierto una manera de eliminar los temores específicos del cerebro, utilizando una combinación de inteligencia artificial y tecnología de escaneo del cerebro. Su técnica, publicada en la edición inaugural de la naturaleza Comportamiento Humano, podría dar lugar a una nueva forma de tratar a los pacientes con condiciones tales como el trastorno de estrés postraumático (TEPT) y las fobias. 
Los trastornos relacionados con el miedo afectan a aproximadamente una de cada 14 personas y colocan una presión considerable sobre los servicios de salud mental. En la actualidad, un enfoque común es que los pacientes experimenten alguna forma de terapia de aversión, en el que se enfrentan a su miedo al ser expuestos a él con la esperanza de que van a aprender que lo que temen que no es perjudicial después de todo. Sin embargo, esta terapia es intrínsecamente desagradable, y muchos optan por no seguir adelante con ella. Ahora, un equipo de neurocientíficos de la Universidad de Cambridge, Japón y los EE.UU., ha encontrado una manera de eliminar inconscientemente un recuerdo del miedo del cerebro.
"El reto era encontrar una manera de reducir o eliminar el temor de memoria, sin tener que conscientemente se evoca. - Ben SeymourCUOTA DE ESTA CITA
El equipo desarrolló un método para leer e identificar un miedo a la memoria utilizando una nueva técnica llamada 'Neurofeedback Decoded'. En el experimento, un recuerdo del miedo fue creado en 17 voluntarios sanos mediante la administración de una breve descarga eléctrica cuando vieron una imagen determinada. Cuando se detectó el patrón, los investigadores sobre-escribieron el recuerdo del miedo al dar a sus sujetos experimentales una recompensa.
El Dr. Ben Seymour, del Departamento de Ingeniería de la universidad Cambridge, fue uno de los autores en el estudio. Explicó el proceso:
"La forma en que la información está representada en el cerebro es muy complicada, pero el uso de la inteligencia artificial (IA) y los métodos de reconocimiento de imágenes ahora nos permiten identificar aspectos del contenido de dicha información. Cuando se indujo un leve recuerdo del miedo en el cerebro, hemos sido capaces de desarrollar un método rápido y preciso de la lectura mediante el uso de algoritmos de IA. Entonces, el desafío era encontrar una manera de reducir o eliminar el temor de memoria, sin tener que ser evocado conscientemente.
"Nos dimos cuenta de que, incluso cuando los voluntarios estaban simplemente descansando, pudimos ver breves momentos en los que el patrón de fluctuación de la actividad del cerebro tenía características parciales de la memoria a un miedo específico, a pesar de que los voluntarios no eran conscientes de ello. Dado que podíamos descifrar estos patrones cerebrales de forma rápida, decidimos darle una recompensa - una pequeña cantidad de dinero - cada vez que recogimos estas características de la memoria ".
El equipo repitió el procedimiento durante tres días. Los voluntarios se les dijo que la recompensa monetaria que ganaban dependía de su actividad cerebral, pero no sabían cómo hacerlo. Mediante la conexión entre los distintos patrones sutiles de la actividad cerebral vinculada a la descarga eléctrica con una pequeña recompensa, los científicos esperaban poder anular poco a poco e inconscientemente la memoria del miedo.
Análisis de la información del cerebro que muestra asociado a un temor de memoria de crédito Ai Koizumi
El Dr. Ai Koizumi, del Instituto de Investigación Avanzada Telecommunicatons Internacional, Kyoto y el Centro de Información de Redes Neuronales, Osaka, dirigió la investigación:
"En efecto, las características de la memoria que se habían sintonizado previamente para predecir el choque doloroso, ahora estaban siendo re-programadas para predecir algo positivo en su lugar."
Posteriormente, el equipo probó lo que sucedió cuando se presentaron a los voluntarios las imágenes previamente asociados con los choques.
"Sorprendentemente, ya no podíamos ver la respuesta típica en la piel de sudoración por el miedo. Tampoco pudimos identificar una mayor actividad en la amígdala - centro del miedo del cerebro ", continuó. "Esto significaba que habíamos sido capaces de reducir el miedo en la memoria de los voluntarios cada vez que experimentaban conscientemente el temor de memoria en el proceso."
Aunque el tamaño de la muestra en este estudio inicial era relativamente pequeño, el equipo espera que la técnica puede ser convertida en un tratamiento clínico para los pacientes con trastorno de estrés postraumático o fobias.
"Para aplicar esto a los pacientes, necesitamos para construir una biblioteca de los códigos de información del cerebro de las diversas cosas a las que la gente pueda tenerle un miedo patológico, por ejemplo, a las arañas", añade el Dr. Seymour. "Entonces, en principio, los pacientes podrían tener sesiones regulares de Decoded Neurofeedback para eliminar gradualmente la respuesta de miedo que desencadenan estas memorias."
Tal tratamiento podría tener importantes ventajas con respecto a los enfoques basados ​​en los medicamentos tradicionales. Los pacientes también podrían evitar el estrés asociado con las terapias de exposición, y los posibles efectos secundarios que resultan de esas drogas.
Koizumi et al. “Fear reduction without fear through reinforcement of neural activity that bypasses conscious exposure” Nature Human Behaviour: DOI:10.1038/S41562-016-0006
Este artículo fue publicado originalmente por la Universidad de Cambridge bajo una licencia Creative Commons Atribución Sin obra derivada. Lea el artículo original aquí.