Encuentran células del hipocampo que almacenan recuerdos de conocidos

  1 de octubre de 2016

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 ratón de 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