Estudio en ratones

Un interruptor celular ayuda a reconocer el peligro

Cerebro
PIXABAY
Actualizado 08/01/2016 11:04:46 CET

   MADRID, 8 Ene. (EUROPA PRESS) -

   Científicos del Instituto de Comportamiento del Cerebro Mortimer B. Zuckerman de la Universidad de Columbia y el Departamento de Neurociencia del Centro Médico de la Universidad de Columbia (CUMC, por sus siglas en inglés), en Estados Unidos, han identificado un circuito celular que ayuda a que el cerebro del ratón recuerde los entornos que son seguros y los que son perjudiciales.

   Su estudio, publicado en 'Science', también revela qué puede suceder cuando se interrumpen los circuitos y puede ofrecer una nueva visión del tratamiento de enfermedades como trastornos de estrés postraumático, pánico y ansiedad.

   El aprendizaje y la memoria se encuentran entre las herramientas más fundamentales del cerebro para la supervivencia. La codificación precisa de los recuerdos 'contextuales' --aquellos asociados con experiencias particulares-- permite mostrar las respuestas apropiadas de miedo y, sobre todo, evitar situaciones peligrosas. De igual importancia es la capacidad del cerebro para distinguir entre un entorno que ya ha aprendido que es peligroso y uno que es seguro.

   La investigación anterior demostró que las memorias contextuales se forman y almacenan en dos regiones cerebrales interconectadas: el hipocampo y la corteza entorrinal, que están implicadas en la memoria y la navegación. Estas dos áreas están vinculadas a través de una compleja red de células cerebrales o neuronas y aunque los científicos han sido capaces de determinar cómo funciona la mayor parte de esta red, sigue siendo desconcertante una conexión.

   "Las neuronas en la corteza entorrinal serpentean en el hipocampo a través de dos rutas distintas o caminos", explica Jayeeta Basu, profesor asistente en Neurociencia y Fisiología en el Instituto de Neurociencias de la Universidad de Nueva York, primer autor de este estudio y exinvestigador postdoctoral en el laboratorio de Steven Siegelbaum, en CUMC. "Se cree que los recuerdos contextuales se forman cuando estas dos vías quedan activadas como parte de una secuencia cuidadosamente cronometrada. Pero hace unos años, los científicos descubrieron una tercera vía que unía las dos regiones cuyo propósito se desconocía", añade.

   Alrededor del 80 por ciento de las neuronas en el cerebro son excitatorias --lo que significa que son portadoras de comunicaciones a largas distancias a través de las regiones del cerebro--, mientras que el otro 20 por ciento son inhibitorias, es decir, que actúan localmente para disminuir o detener la actividad excitatoria, como tocar el pedal del freno después de un periodo de aceleración.

   Lo que era tan inusual en las neuronas en esta tercera vía recientemente descubierta fue que actuaban a través de una distancia relativamente larga, pero que también eran inhibitorias, por lo que los científicos los llamaron proyecciones inhibitorias de largo alcance (LRIP, por sus siglas en inglés).

   El propósito de este estudio fue investigar el papel que estos LRIPs pueden desempeñar en el aprendizaje y la memoria. En primer lugar, los expertos los silenciaron temporalmente en los cerebros de ratones y colocaron los roedores en una habitación donde se les dio una breve pero aversiva descarga en las patas, cuando volvieron a ese espacio 24 horas más tarde, los animales se acordaron del 'shock' y mostraron una respuesta de miedo, lo que indica que LRIPs no eran necesarios para la formación de los recuerdos temerosos.

   Pero cuando se les ubicó en una habitación completamente diferente, estos ratones mostraron una vez más el miedo, lo que sugiere que generalizaron su miedo inicial en un contexto diferente. Esto está en marcado contraste con lo observado en ratones sanos normales, que sólo exhiben una respuesta de miedo en el lugar en el que habían sido atacados y revelan su capacidad para distinguir entre entornos peligrosos y neutrales.

   Experimentos de imagen adicionales y grabaciones eléctricas de los cerebros de ratones normales y sanos mostraron el papel preciso de LRIPs en asombroso detalle. Normalmente un estímulo --como sonido, luz o una pequeña descarga eléctrica-- activa los LRIPs, que envían una señal inhibitoria de la corteza entorrinal al hipocampo. A su llegada, la señal LRIP inhibe otro conjunto de neuronas inhibitorias en el hipocampo y libera las neuronas en el hipocampo para encenderse y, en última instancia, generar un recuerdo.

   Esta serie aparentemente confusa de relevos de señal es en realidad parte de un mecanismo sofisticado de puerta, como lo demuestra un corto retraso de 20 milisegundos entre el momento en el que los LRIPs se activan inicialmente y cuando sus señales inhibitorias llegan al hipocampo.

   "Este breve retraso permite que las señales eléctricas fluyan en el hipocampo en una secuencia precisamente cronometrada elegantemente, que es en última instancia, lo que permite que se forme el recuerdo y se almacene con la especificidad apropiada de modo que pueda recordarse con precisión --explica Siegelbaum, investigador principal en el Instituto Zuckerman, presidente del Departamento de Neurociencia de CUMC y autor principal del artículo--. Sin este retraso, los recuerdos temerosos carecen de especificidad y precisión, evitando que el cerebro distinga adecuadamente el peligro de lo seguro".

   "Las implicaciones de estos hallazgos en el cerebro humano, aunque son preliminares, resyktab intrigantes", dice Attila Losonczy, profesor asistente de Neurología en CUMC, investigador principal en el Instituto Zuckerman y co-autor de este estudio . "El trabajo sugiere que las alteraciones en la actividad de estas vías --en particular una interrupción del retraso de tiempo-- pueden contribuir a las formas patológicas de la respuesta al miedo, como el estrés postraumático, la ansiedad o trastornos de pánico", añade.

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