El «centro de la memoria» del cerebro es necesario para reconocer secuencias de imágenes, pero no puntos de vista individuales.

Un nuevo estudio del MIT sobre cómo el cerebro de un mamífero recuerda lo que ve muestra que, si bien las imágenes individuales se almacenan en la corteza visual, la capacidad de reconocer una secuencia de imágenes depende fundamentalmente de la conducción del hipocampo, una estructura mucho más profunda. envuelto en el misterio de exactamente cómo.

Al sugerir que el hipocampo no es necesario para el almacenamiento básico de imágenes, sino para identificar la relación cronológica que podrían tener, la nueva investigación, publicada en Current Biology, puede acercar a los neurocientíficos a comprender cómo el cerebro coordina la memoria visual a largo plazo en regiones clave.

«Esto ofrece la oportunidad de comprender realmente, de una manera muy concreta, cómo el hipocampo contribuye al almacenamiento de la memoria en la corteza», dice el autor principal Mark Bear, profesor de neurociencia en el Instituto Picower para el Aprendizaje y la Memoria y el Departamento de Ciencias cognitivas y cerebrales.

Esencialmente, el hipocampo actúa para afectar cómo se almacenan las imágenes en la corteza si tienen una relación secuencial, dice el autor principal Peter Finnie, un ex postdoctorado en el laboratorio de Bear.

«La parte emocionante de esto es que la corteza visual parece estar involucrada en la codificación de estímulos visuales muy simples y sus líneas de tiempo, sin embargo, el hipocampo está involucrado selectivamente en cómo se almacena esa secuencia», dice Finnie.

Tener hipocampo y no tenerlo.

Para hacer sus hallazgos, los investigadores, incluido el ex postdoctorado Rob Komorowski, entrenaron ratones con dos formas de memoria de reconocimiento visual descubiertas en el laboratorio de Bear. La primera forma de memoria, llamada plasticidad de respuesta al estímulo selectivo (SRP), implica aprender a reconocer un único estímulo visual no gratificante y no amenazante después de que se ha presentado una y otra vez. Cuando se produce el aprendizaje, las neuronas de la corteza visual producen una respuesta eléctrica cada vez más fuerte y el ratón deja de prestar atención a la imagen una vez nueva pero ahora decididamente poco interesante. La segunda forma de memoria, la plasticidad de la secuencia visual, implica aprender a reconocer y predecir una secuencia de imágenes. Aquí también, la secuencia una vez nueva, pero ahora familiar e inofensiva, llega a evocar una alta respuesta eléctrica, y es mucho mayor de lo que se observa si los mismos estímulos se presentan en orden inverso o en un ritmo diferente.

En estudios anteriores, el laboratorio de Bear ha demostrado que las imágenes en todas las formas de memoria se almacenan en la corteza visual e incluso son específicas de qué ojo las ha visto, si solo uno las ha visto.

Pero los investigadores tenían curiosidad sobre si el hipocampo podría contribuir a estas formas de memoria cortical y plasticidad, y de qué manera. Después de todo, al igual que otras formas de memoria que dependen del hipocampo, la SRP solo se afianza después de un período de «consolidación», como durante la noche durante el sueño. Para probar si existe un papel para el hipocampo, eliminaron químicamente grandes porciones de la estructura en un grupo de ratones y buscaron diferencias entre los grupos en la respuesta eléctrica reveladora que cada tipo de memoria de reconocimiento debería evocar.

Los ratones con o sin hipocampo se desempeñaron igualmente bien en el aprendizaje de SRP (medido no solo electrofisiológicamente sino también conductualmente), lo que sugiere que el hipocampo no era necesario para esa forma de memoria. Parece surgir, e incluso consolidarse, por completo dentro de la corteza visual.

La plasticidad de la secuencia visual, sin embargo, no ocurrió sin un hipocampo intacto, encontraron los investigadores. Los ratones sin la estructura no mostraron una respuesta eléctrica elevada a las secuencias durante la prueba, ninguna capacidad para reconocerlas al revés o tarde, y ninguna inclinación a «llenar el vacío» cuando faltaba una. Era como si la secuencia visual, y también todas las imágenes de la secuencia, le resultaran desconocidas.

«Juntos, estos hallazgos son consistentes con un papel específico del hipocampo en la generación de respuestas predictivas durante la exposición a patrones temporales familiares de estimulación visual», escribieron los autores.

Nuevo descubrimiento de un enfoque clásico

Los experimentos siguen una larga tradición de intentar comprender el hipocampo evaluando qué sucede cuando está dañado. Durante décadas, los neurocientíficos del MIT y de otros lugares han podido aprender de un hombre conocido como «HM» al que le habían extirpado el hipocampo para aliviar las convulsiones. Su memoria de su pasado antes de la cirugía permaneció intacta, pero mostró una incapacidad para formar recuerdos «declarativos» de nuevas experiencias, como conocer a alguien o realizar una actividad. Sin embargo, con el tiempo, los científicos se dieron cuenta de que se le podía entrenar para aprender mejor las tareas motoras, incluso si no recordaba el entrenamiento en sí. Los experimentos ayudaron a revelar que para muchas formas diferentes de memoria existe una «división del trabajo» entre regiones del cerebro que pueden incluir o no el hipocampo.

El nuevo estudio, dicen Bear y Finnie, produce una clara distinción a través de la división del trabajo en la memoria visual entre el simple reconocimiento de imágenes y la tarea más compleja de reconocer la estructura de la secuencia.

«Es una buena línea divisoria», dice Bear. “Es la misma región del cerebro, de la misma manera que un animal mira las imágenes en una pantalla. Todo lo que estamos cambiando es la estructura temporal del estímulo ”.

¿Evaluación de la enfermedad de Alzheimer?

Investigaciones de laboratorio anteriores han demostrado que la SRP y la plasticidad de la secuencia visual surgen de varios mecanismos moleculares. La SRP puede alterarse bloqueando los receptores del neurotransmisor glutamato en las neuronas involucradas, mientras que la plasticidad de la secuencia depende de los receptores de acetilcolina.

La siguiente pregunta que Bear quiere abordar, por lo tanto, es si un circuito productor de acetilcolina conecta el hipocampo con la corteza visual para lograr el aprendizaje de secuencias. Las neuronas que liberan acetilcolina en la corteza se encuentran entre las primeras en sufrir alteraciones en la enfermedad de Alzheimer.

Si el circuito para el aprendizaje de secuencias realmente pasa por esas neuronas, especula Bear, entonces evaluar las diferencias en el SRP y el aprendizaje de secuencias podría convertirse en una forma de diagnosticar el inicio temprano de la progresión de la demencia.

El Instituto Nacional de Ojos de los Institutos Nacionales de Salud y la Fundación JPB financiaron la investigación.