26 octubre 2014

Actividad en las dendritas es crítica en la formación de la memoria

Estudio arroja luz sobre por qué podríamos recordar algunas cosas y otras no.

El neurocientíficoNeurociencia Noticias
26 de octubre 2014
Electrofisiología, Neurociencia

¿Por qué recordamos algunas cosas y otras no? En un estudio de imagen única, dos investigadores de la Northwestern University han descubierto cómo las neuronas en el cerebro podrían permitir que algunas experiencias puedan ser recordadas, mientras que otras han sido olvidadas. Resulta que, si quieres recordar algo acerca tu entorno, es mejor involucrar a las dendritas. Usando microscopía de alta resolución, Daniel A. Dombeck y Marcos EJ Sheffield se asomaron en el cerebro de un animal vivo y vieron exactamente lo que estaba pasando en un grupo de neuronas individuales llamadas células de posición, cuando el animal navegó en un laberinto de realidad virtual. Los científicos descubrieron que, contrariamente al pensamiento actual, la actividad de cuerpo celular de una neurona y sus dendritas puede ser diferente. Ellos observaron que cuando se activabann los cuerpos celulares pero no las dendritas, durante la experiencia del animal, las neuronas no formaban una memoria duradera de que la experiencia. Esto sugiere que el cuerpo de la neurona parece representar la experiencia en curso, mientras que las dendritas, las ramas arbóreas de una neurona, ayudan a almacenar esa experiencia como una memoria. "Hay una gran cantidad de teorías sobre la memoria, pero muy pocos datos sobre cómo las neuronas individuales en realidad almacenan información en un animal al comportarse", dijo Dombeck, profesor asistente de neurobiología en el Colegio Weinberg de Artes y Ciencias y autor principal del estudio. "Ahora que hemos descubierto señales en las dendritas que pensamos son muy importantes para el aprendizaje y la memoria. Nuestros hallazgos podrían explicar por qué algunas experiencias se recuerdan y otros se olvidan ". El punto de investigación de las dendritas como un nuevo objetivo potencial para los productos terapéuticos para combatir los déficits de memoria y las enfermedades debilitantes, como la enfermedad de Alzheimer (EA). En el hipocampo del cerebro, hay cientos de miles de células de lugar - neuronas esenciales para el sistema GPS del cerebro. Dombeck y Sheffield son los primeros en lograr imágenes de la actividad de las dendritas individuales en las células de posición del hipocampo. Sus hallazgos contribuyen a nuestra comprensión de cómo el cerebro representa el mundo que lo rodea y también apuntan a las dendritas como un nuevo objetivo potencial para la terapéutica para combatir los déficits de memoria y las enfermedades debilitantes, como la enfermedad de Alzheimer (EA). La interrupción al sistema de GPS del cerebro es uno de los primeros síntomas de la EA, con muchos pacientes que no pueden encontrar su camino a casa. La comprensión de cómo colocar las células y sus dendritas almacenar este tipo de recuerdos podría ayudarnos a encontrar nuevas formas de tratar la enfermedad. Dendritic BSP predicts place field spatial precision and long-term stability.El estudio de la Northwestern se publicará 26 de octubre por la revista Nature. John O'Keefe descubrió células de lugar en el año 1971 (y recibió el Premio Nobel de ese año en la fisiología y la medicina), pero es sólo en los últimos años que los científicos, como Dombeck y Sheffield, han sido capaces de llevar a imágenes estas neuronas que representan un mapa de donde estamos en nuestro medio ambiente. En su estudio, Dombeck y Sheffield encontraron señales dendríticas que podrían explicar cómo un animal puede experimentar algo sin almacenar la experiencia como un recuerdo. Ellos vieron que las dendritas no siempre se activan cuando el cuerpo de la célula se activa en una neurona. Las señales producidas en las dendritas (utilizados para almacenar información) y las señales dentro del cuerpo celular de la neurona (que se utilizan para calcular y transmitir la información) pueden ser altamente sincronizadas o desincronizadas dependiendo de lo bien que las neuronas recuerden las diferentes características del laberinto. Los científicos han creído durante mucho tiempo que las tareas neuronales de la computación y el almacenamiento de información están conectados - no sólo cuando las neuronas computan información, sino también con el almacenamiento, y viceversa. El estudio de la Northwestern proporciona evidencia en contra de este punto de vista clásico de la función neuronal. "Experimentamos eventos todo el tiempo, que deben ser representados en el cerebro por la actividad de las neuronas, pero no todos estos eventos se pueden recuperar más tarde", dijo Mark EJ Sheffield, un becario postdoctoral en el laboratorio de Dombeck y primer autor del estudio.
"Un viaje diario al trabajo, por ejemplo, requiere la actividad de millones de neuronas, pero sería difícil de recordar lo que estaba sucediendo a mitad de camino a través de su viaje el pasado martes," dijo Sheffield. "¿Cómo es posible entonces que las neuronas estuvieran activadas durante el viaje sin almacenar esa información en el cerebro? Ahora podemos tener una explicación de cómo se produce esto ". Dombeck y Sheffield construyeron su propio microscopio de barrido láser que puede ver imágenes de neuronas en múltiples planos. Luego estudiaron animales individuales que navegan (en una bola de seguimiento) en una realidad virtual de laberinto construido usando el videojuego Quake II. Cada estructura iluminada que se ve en las imágenes indica una neurona que dispara potenciales de acción. La actividad de estas neuronas representa la experiencia de dónde se encuentra el animal en el medio ambiente, según los investigadores. Si las neuronas almacenan esta experiencia o no parece depender de la actividad de las dendritas de las neuronas.

Contacto: Megan Fellman - Universidad Northwestern
Fuente: Universidad de Northwestern comunicado de prensa
 

Investigación Original: Abstract for “Calcium transient prevalence across the dendritic arbour predicts place field properties” by Mark E. J. Sheffield and Daniel A. Dombeck in Nature. Published online October 26 2014 doi:10.1038/nature13871

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