Consolidación de la memoria y recuperación: un esfuerzo en equipo para neuronas y astrocitos.

Un estudio realizado por investigadores del Baylor College of Medicine podría cambiar la forma en que entendemos la memoria. Hasta ahora, los recuerdos se han explicado por la actividad de las neuronas que responden a eventos de aprendizaje y controlan el recuerdo de los recuerdos. El equipo de Baylor ha ampliado esta teoría con su propia investigación, incluido el trabajo en ratones que muestra que un tipo de células no neuronales llamadas astrocitos (células en forma de estrella en el cerebro) también almacenan recuerdos y participan en grupos de astrocitos asociados (LAA). trabajar. Grupos de neuronas llamados engramas trabajan en conjunto para regular el almacenamiento y la recuperación de recuerdos.

El estudio arroja luz sobre los jugadores involucrados y una imagen más completa de las actividades que ocurren en el cerebro durante la formación y el recuerdo de la memoria. Además, puede proporcionar una nueva perspectiva al estudiar los trastornos humanos asociados con la pérdida de memoria, como la enfermedad de Alzheimer, así como afecciones como el trastorno de estrés postraumático, en el que los recuerdos ocurren con frecuencia y son difíciles de suprimir.

"Estos hallazgos revelan la naturaleza del papel de los astrocitos en la memoria", afirmó Benjamin Dennen, PhD, profesor y presidente del Departamento de Neurocirugía del Dr. Russell J. Y Marion K. Blattner, director del Centro de Neurociencia del Cáncer. Miembro del Centro Integral del Cáncer Dan L. Duncan en Baylor e investigador principal del Instituto de Investigación Neurológica Jan y Dan Duncan.

Deneen es el autor correspondiente del artículo publicado por el equipo. NaturalezaTema "Los grupos de astrocitos asociados al aprendizaje regulan la recuperación de la memoria.En el que informaron: "En conjunto, nuestros estudios identifican el LAA como un componente clave de la respuesta adaptativa a las experiencias de aprendizaje, regulando la plasticidad del circuito y el flujo de información durante la recuperación de la memoria".

Los autores escribieron que la formación de la memoria y las manifestaciones físicas del recuerdo son cuestiones fundamentales que siguen sin resolverse. "A nivel celular, grupos de neuronas llamadas engramas se activan mediante eventos de aprendizaje y regulan la recuperación de la memoria". Deneen comentó además: "La opinión predominante es que la formación y la recuperación de recuerdos implican sólo engramas neuronales que se activan por ciertas experiencias y que retienen y recuperan el recuerdo".

Los astrocitos se encuentran muy cerca de las neuronas y participan en muchas actividades que apoyan la neurotransmisión y la plasticidad de los circuitos. "Además, los astrocitos muestran una plasticidad dependiente de la experiencia, en la que su estado de activación, respuestas transcripcionales y propiedades funcionales se adaptan a los estímulos ambientales y las condiciones internas", dijeron los científicos.

"Nuestro laboratorio tiene una larga trayectoria en el estudio de los astrocitos y sus interacciones con las neuronas", dijo Deneen. “Descubrimos que estas células interactúan estrechamente entre sí, tanto física como funcionalmente, y esto es esencial para el funcionamiento adecuado del cerebro. Sin embargo, el papel de los astrocitos en el almacenamiento y recuperación de recuerdos no se había investigado previamente.

Para su nuevo estudio, los investigadores se propusieron desarrollar un conjunto completamente nuevo de herramientas de laboratorio para identificar y estudiar la actividad de los astrocitos asociados con los circuitos cerebrales de la memoria.

Un experimento típico consistió primero en condicionar a ratas para que sintieran miedo y se "congelaran" después de haber sido expuestas a una determinada situación. Cuando las ratas fueron devueltas a la misma posición después de un tiempo, recordaron y se congelaron. Si las mismas ratas fueran colocadas en una situación diferente, no se congelarían porque ese no era el contexto original en el que estaban condicionadas a sentir miedo.

El enfoque de plataforma paralela reduce el tiempo de desarrollo del proceso

"Al trabajar con estos ratones y con nuestras nuevas herramientas de laboratorio, pudimos demostrar que los astrocitos desempeñan un papel en la recuperación de la memoria", dijo el coautor primero Wookbong Kwon, PhD, asociado postdoctoral en el laboratorio de Deneen.

Los investigadores demostraron que durante eventos de aprendizaje, como el condicionamiento del miedo, un subconjunto de astrocitos en el cerebro expresa el gen c-Fos. Posteriormente, los astrocitos que expresan c-Fos regulan la función del circuito en esa región del cerebro.

"Los astrocitos que expresan c-Fos están físicamente muy cerca de las neuronas engramas", dijo el coautor principal Michael R. Williamson, PhD, asociado postdoctoral en el laboratorio Dennen. “Además, descubrimos que las neuronas engramas y los grupos de astrocitos físicamente conectados también están funcionalmente vinculados. La activación de un grupo de astrocitos estimula la actividad sináptica o la comunicación específicamente en el engrama neuronal correspondiente... Esta comunicación astrocito-neurona fluye en ambos sentidos; Los astrocitos y las neuronas dependen unos de otros.

Cuando las ratas se encontraban en una situación que no estaba asociada con el miedo, no se detenían. Sin embargo, dijo Kwon, "cuando el grupo de astrocitos se activó en estos ratones en un ambiente sin miedo, los animales se congelaron, lo que demostró que la activación de los astrocitos estimula la recuperación de la memoria". Al comentar sobre sus observaciones, los autores afirmaron además: "En general, estos resultados demuestran que la reactivación selectiva del conjunto de astrocitos del hipocampo previamente activado durante el aprendizaje del miedo es suficiente para mejorar la recuperación de la memoria".

Para comprender mejor qué media la actividad de los conjuntos de astrocitos en la recuperación de la memoria, los investigadores examinaron el gen NFIA. "Nuestro laboratorio ha demostrado previamente que la NFIA astrocítica puede regular los circuitos de la memoria, pero se desconoce si funciona en grupos de astrocitos para organizar el almacenamiento y la recuperación de la memoria", dijo Williamson. Para investigar el papel de NFIA en la agregación de astrocitos después del condicionamiento del miedo, el equipo desarrolló un sistema que permite la eliminación selectiva de NFIA en la LAA durante el condicionamiento del miedo. Descubrieron que los niveles de proteína NFIA están elevados en los astrocitos activados por eventos de aprendizaje, y que la inhibición de la producción de NFIA en estos astrocitos reducía la recuperación de la memoria. Es importante destacar que se descubrió que esta supresión era específica de la memoria.

"Cuando eliminamos el gen NFIA en los astrocitos que estaban activos durante un evento de aprendizaje, los animales ya no pudieron recordar el recuerdo específico asociado con el evento de aprendizaje, pero sí pudieron recordar otros recuerdos", dijo Kwon. Los autores afirmaron además: "Estos hallazgos demuestran que el deterioro de la memoria producido por la eliminación de NFIA en el LAA es específico del recuerdo de la memoria asociado con el evento original que condiciona el miedo, mientras que la memoria de otros eventos permaneció intacta... Por lo tanto, estos datos indican sugieren que un grupo distinto de astrocitos coordina selectivamente la consolidación y el recuerdo de un recuerdo particular.

Deneen dijo: “Estos hallazgos revelan la naturaleza del papel de los astrocitos en la memoria… Los grupos de astrocitos asociados con el aprendizaje son específicos de ese evento de aprendizaje. Los grupos de astrocitos que controlan el recuerdo de una experiencia aterradora son diferentes de los que participan en el recuerdo de una experiencia de aprendizaje diferente, y el grupo de neuronas también es diferente.

En su informe, los autores concluyeron: "Estos hallazgos amplían la noción de que los astrocitos muestran una plasticidad dependiente de la experiencia, en la que la función de los astrocitos está vinculada a experiencias sensoriales o sociales al delinear nuevas funciones en la consolidación y el recuerdo de la memoria... En conjunto, nuestros datos identificar conjuntos de LAA como una forma de plasticidad que es suficiente para estimular la recuperación de la memoria e indicar que los astrocitos son un componente activo del engrama.