Un estudio muestra cómo se organizan las neuronas para almacenar los recuerdos

Un estudio del Hospital del Mar de Barcelona (España) permitió observar cómo las neuronas que conforman el cerebro se organizan para almacenar los recuerdos, en lo que podría constituir las bases de la inteligencia humana.

Según informó el Hospital del Mar este jueves, los investigadores pudieron comprobar por primera vez que las neuronas, al contrario de lo que se creía hasta ahora, generan registros individuales para los conceptos que aprende el ser humano, independientemente del contexto en el que entra en contacto con ellos.

Esto permite a los humanos, a diferencia de otros animales, establecer relaciones superiores y más abstractas, lo que sienta las bases de la inteligencia humana, según el estudio.

Así, según los investigadores, el estudio demuestra que los humanos pueden descontextualizar sus recuerdos para crear un pensamiento más abstracto.

La investigación, publicada en la revista Cell Reports, está liderada por el doctor Rodrigo Quian Quiroga, coordinador del Grupo de investigación en Mecanismos Neuronales de percepción y memoria del Instituto de Investigación del Hospital del Mar.

Hasta ahora, los trabajos llevados a cabo en animales mostraban grandes diferencies en la codificación de conceptos (sea un lugar específico, un objeto, etc.) cuando se cambiaba el contexto.

Por ejemplo, las neuronas respondían de forma muy diferente si una rata encontraba un objeto en uno u otro lugar, por lo que se creía que esos recuerdos se almacenaban en distintos grupos de neuronas.

El nuevo estudio permitió obtener “respuestas sorprendentes”, que contradicen lo publicado hasta el momento, ya que las respuestas neuronales a un concepto determinado son las mismas si se cambia el contexto, por ejemplo, al recordar haber visto a una persona en uno u otro lugar.

“El principio básico de codificación neuronal en humanos es lo opuesto a lo que se ha visto hasta ahora en otras especies, de lo que se derivan consecuencias importantes”, sostuvo Quian Quiroga.

El trabajo contó con datos de nueve pacientes de centros de Argentina y el Reino Unido con epilepsia refractaria al tratamiento, a quienes se habían implantado electrodos para controlar el funcionamiento de determinados grupos de neuronas de forma individual.

Esto consiguió obtener registros precisos de sus respuestas, a diferencia de los estudios realizados hasta el momento en humanos, que estaban basados en imágenes de resonancia magnética sin capacidad de diferenciar neuronas individuales.

A los pacientes se les explicaban dos historias, protagonizadas por la misma persona, en distintos contextos con apoyo de imágenes.

Gracias a la monitorización se pudo comprobar qué grupos de neuronas se activaban; en concreto, se pudo observar cómo la respuesta ante la imagen de la persona era la misma, activando el mismo grupo de neuronas, en las dos historias.

Además, cuando los pacientes explicaban ellos la historia se vio cómo, segundos antes de referirse al protagonista, esas neuronas ya se activaban y de la misma manera para las dos historias.

“Las memorias se guardan de una manera mucho más abstracta en humanos que en otros animales. Puedes pensar en conceptos, o lo que sea, en términos más abstractos, de forma independiente del contexto en el que los hayas aprendido”, explica el doctor Quian Quiroga, que apunta que esto podría ser la “base de la inteligencia humana”.

Las neuronas crean mapas sofisticados en el cerebro para orientarnos

En otra investigación que se conoció en las últimas, liderada por la científica española Liset de la Prida, del Centro de Neurociencias Cajal (CNC-CSIC) de España, se reveló el papel de las diferentes neuronas implicadas en el proceso por el que el cerebro construye sofisticados mapas espaciales que nos permitan orientarnos.

“Ha sido como desvelar qué músicos de una orquesta son los responsables del ritmo y cuáles de la melodía: aunque todos contribuyen, algunos tienen papeles clave en el resultado final”, ha subrayado autora principal de este trabajo, que amplía los hallazgos de las células de lugar y rejilla en el cerebro que hicieron May-Britt, Edvard Moser y Jhon O'Keefe, valiéndoles el Premio Nobel de Medicina en 2014.

El estudio de los investigadores del Cajal, en colaboración con sus colegas del Imperial College de Londres, va más allá, aportando una comprensión mucho más profunda de cómo la región cerebral del hipocampo crea mapas espaciales preciosos que nos permiten situarnos en un lugar, orientarnos y memorizar los espacios.

Neuronas especializadas

El trabajo, recogido este miércoles en la revista Neuron, ha descubierto que en el hipocampo de los ratones -con gran similitud al humano- hay dos tipos de neuronas piramidales, denominadas superficiales y profundas en función de su localización.

Unas y otras neuronas responden a diferentes señales cuando nos desplazamos o giramos, o cuando se producen cambios en el lugar donde nos encontramos.

Las neuronas piramidales profundas responden a cambios locales, como la posición de los muebles dentro de una habitación; mientras que las superficiales mantienen una representación más estable de conjunto del espacio, como la orientación de ventanas y puertas.

Ambos tipos de neuronas trabajan de manera independiente, lo que permite al cerebro generar mapas complementarios del entorno, mucho más sofisticados y flexibles de lo que se pensaba hasta ahora.

Técnica de visualización de la actividad cerebral

En sus experimentos, los investigadores recurrieron a una técnica denominada imagen celular dual por microendoscopía para visualizar simultáneamente la actividad de cientos de neuronas piramidales en los ratones. El Centro de Neurociencias Cajal del CSIC es el primero que la usa en España.

“Hemos usado dos sensores de diferente color, para poder seguir al mismo tiempo la actividad de las neuronas superficiales y profundas en tiempo real”, explica Juan Pablo Quintanilla, científico del CNC-CSIC responsable de estos experimentos.

Los roedores fueron introducidos en laberintos con pasillos que daban acceso a una serie de pistas visuales y táctiles en los que los ratones podían correr de un lado a otro.

Así pudieron ver que las neuronas piramidales profundas estaban más sintonizadas con el espacio, la velocidad y la dirección del movimiento que las superficiales.

Mientras las neuronas profundas respondían a la presencia de marcas cercanas al sujeto, la actividad de las superficiales estaba más relacionada con las pistas visuales dentro de la habitación.

“Las neuronas del hipocampo crean representaciones espaciales abstractas que funcionan como un mapa. Esto nos permite orientarnos y recordar las experiencias vividas. Hasta ahora, se desconocía cómo ambos tipos de neuronas contribuían a crear los distintos aspectos de estos mapas, ya que estas representaciones surgen de la actividad colectiva”, señala De la Prida.

Mapas actualizados en tiempo real 

Otro aspecto innovador del trabajo ha sido el uso de métodos topológicos, la rama de las matemáticas que se ocupa del estudio de las propiedades de los cuerpos, que han permitido desentrañar la forma de estos mapas neuronales abstractos.

Mientras los ratones exploraban los pasillos de un lado a otro, los mapas que los diferentes tipos de neuronas creaban en el hipocampo adoptaban la forma de anillos tridimensionales.

Cuando cambiaba el entorno, por ejemplo, al mover o girar los muebles en una habitación, las neuronas piramidales profundas y superficiales reaccionan para que el cerebro actualice su mapa espacial, y disponga de información en tiempo real sobre la posición y la orientación.

Esta capacidad representacional del cerebro puede utilizarse también para facilitar la memorización de conceptos.

Un ejemplo es la conocida técnica del “palacio de la memoria”, un truco mental, que utilizan algunos estudiantes consistente en imaginar un itinerario a lo largo de diferentes lugares de un entorno familiar, como la casa o el vecindario, donde los conceptos a recordar se sitúan imaginariamente a lo largo de ese itinerario para memorizarlos y recordarlos después con más facilidad.

Los autores subrayan que esta investigación, financiada por el Ministerio de Ciencia, Innovación y Universidades, y Fundación La Caixa, abre nuevas vías para entender cómo procesa y representa la información espacial el cerebro, lo que podría abrir vías de tratamiento para trastornos neurológicos relacionados con la memoria y la orientación, como el alzhéimer.

EFE.

IG