La generación de la memoria de un evento o una experiencia, según muestra la evidencia, incluye diversos tipos de información, como por ejemplo dónde pasó (componente espacial) o quién estaba implicado (componente social), pero cómo se integran estos componentes en el cerebro es todavía un misterio.
Un estudio, desarrollado en modelo animal por investigadores de la Universidad de Valencia (UV), ha conseguido demostrar que la memoria social y espacial se integran en un circuito formado por tres estructuras neuronales: la amígdala (parte del cerebro encargada de las reacciones emocionales), el córtex entorrinal (de la memoria y de la orientación) y el hipocampo (también relacionado con la memoria y el aprendizaje).
El trabajo, publicado en Nature Communications y dirigido por los profesores Enrique Lanuza (Ciencias Biológicas) y Vicent Teruel (Medicina y Odontología), ha conseguido relacionar por primera vez la influencia de las señales feromonales en la memoria, lo que permitirá en el futuro explorar los déficits de integración de memorias espaciales y sociales en modelos transgénicos de la enfermedad de Alzheimer.
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Según señalan Lanuza y Teruel, “buscábamos caracterizar la plasticidad en el sistema olfativo accesorio (el encargado de procesar la información procedente de feromonas), y nos preguntamos si esta plasticidad influiría en el hipocampo (la estructura clave en el aprendizaje y la memoria)”, avanzando que “nuestra sorpresa fue encontrar un efecto muy evidente en la actividad del hipocampo al activar las vías olfativas capaces de detectar feromonas”.
Órgano vomeronasal (encargado de la detección de las señales feromonales) del ratón.
A partir de esa premisa, para realizar el estudio se ha empleado un abordaje metodológico multidisciplinar y técnicas neuroanatómicas, neurofisiológicas, de biología molecular y de análisis de comportamiento -este último mediante un sistema novedoso de código abierto basado en deep learning-.
Entre ellas, los autores destacan además el uso de un análisis muy detallado de la actividad electrofisiológica de las neuronas de las estructuras de interés, simultáneamente en la amígdala y el hipocampo.
Ondas gamma
“Esta técnica permitió describir señales neurales de alta frecuencia, las denominadas ondas gamma, que se registran junto a un ritmo de actividad neuronal más lento, el ritmo theta, característico de aquellos momentos en los que el animal está atento, explorando su entorno. Es en estos momentos en los que capta todo tipo de señales, entre otras, visuales o feromonales”, apuntan.
Además, parte de los registros electrofisiológicos se han realizado en un entorno de realidad virtual adaptada para los roedores, lo que ha permitido que recorrieran virtualmente unos pasillos mientras se les presentaban estímulos visuales u olfativos de manera muy controlada.
Los resultados de estos experimentos muestran que la información que codifica la identidad individual en los ratones, a través de la detección de feromonas de otros individuos, modula el aprendizaje espacial que tiene lugar en el hipocampo. De esa manera se puede generar una memoria completa que integre la identidad del sujeto con el contexto territorial en que ha sido detectado.
El circuito neural que permite esta integración de información incluye la amígdala, que recibe la información feromonal, la corteza entorrinal y el hipocampo. Este circuito constituye, probablemente, el sustrato neural del comportamiento territorial de los roedores.
“Resulta trascendente conocer cómo este vínculo entre ambos tipos de información se integra en el cerebro, detalle que podría acercarnos a reconocer qué peso tiene la interacción entre individuos en la configuración de la memoria”, inciden los investigadores.
Memoria episódica
La enorme cantidad de datos derivados de estos experimentos han permitido reconocer el sustrato neural de la integración de los diferentes componentes de la memoria episódica, lo que permitirá conocer detalles de este proceso cognitivo tan complejo. Según comentan Teruel y Lanuza, “probablemente los humanos utilizamos el mismo circuito neural para integrar la información social y espacial, aunque en nuestro caso el reconocimiento de individuos se basa en la información visual en vez de mediante la detección de feromonas por el sistema olfativo, como en el caso de los roedores”.
A partir de estos resultados, enfatizan Lanuza y Teruel, “pretendemos ahora visualizar la actividad de neuronas individualmente en la amígdala y el hipocampo, utilizando registros ópticos basados en indicadores fluorescentes dependientes de la concentración de calcio. Así podremos comprobar cómo cambia la actividad de estas neuronas que codifican bien la identidad de un individuo concreto (en la amígdala) o de un lugar concreto (en el hipocampo)”.
Técnica optogenética
Además, concluyen, “pretendemos manipular la actividad de estas neuronas utilizando la técnica optogenética, que permite activar o inhibir las neuronas de interés utilizando fibras ópticas implantadas de manera crónica en el cerebro”.
La investigación, financiada por el Ministerio de Ciencia e Innovación-FEDER, ha sido realizada por María Villafranca, Esteban Merino, Ana Cervera, Joana Martínez y Vicent Teruel (Laboratorio de Circuitos Neuronales del Departamento de Anatomía y Embriología Humana), y Manuel Esteban Vila, Anna Teruel y Enrique Lanuza (Laboratorio de Neuroanatomía funcional del Departamento de Biología Celular). Además, han contribuido al trabajo Daniel Esteve y Ana Lloret, pertenecientes al Departamento de Fisiología y al Instituto de Investigación Sanitaria del hospital Clínico Universitario de Valencia (Incliva).
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