El estudio arroja luz sobre cómo se crean los recuerdos traumáticos

Los científicos han especulado durante mucho tiempo sobre los cambios físicos que ocurren en el cerebro cuando se forma un nuevo recuerdo. Ahora, una investigación realizada por el Instituto Nacional de Ciencias Fisiológicas (NIPS) ha arrojado luz sobre este intrigante misterio neurológico.

En un estudio publicado recientemente en comunicaciones de la naturaleza, El equipo de investigación logró descubrir las redes neuronales cerebrales involucradas en la memoria traumática utilizando un nuevo método que combina métodos visuales y aprendizaje automático, capturando los cambios complejos que ocurren durante la formación de la memoria y revelando los mecanismos mediante los cuales se crean los recuerdos traumáticos. .

Los animales aprenden a adaptarse a entornos cambiantes para poder sobrevivir. El aprendizaje asociativo, que incluye el condicionamiento clásico, es uno de los tipos de aprendizaje más simples y ha sido estudiado extensamente durante el siglo pasado. Durante las últimas dos décadas, los avances técnicos en enfoques moleculares, genéticos y optogenéticos han hecho posible identificar regiones del cerebro y grupos específicos de neuronas que controlan la formación y recuperación de nuevos recuerdos asociativos. Por ejemplo, la parte dorsal de la corteza prefrontal medial (dmPFC) es fundamental para la recuperación de la memoria del miedo asociativo en roedores. Sin embargo, no se comprende bien cómo las neuronas de esta región codifican y recuperan la memoria asociativa, que es lo que pretende abordar el equipo de investigación.

El dmPFC muestra activación y sincronización neuronal específicas durante la recuperación de recuerdos de miedo y respuestas de miedo evocadas, como congelación y disminución de la frecuencia cardíaca. El silenciamiento artificial del dmPFC en ratones dio como resultado la supresión de las respuestas de miedo, lo que sugiere que esta región es necesaria para recordar la memoria asociativa del miedo. Dada su relevancia para los sistemas cerebrales involucrados en el aprendizaje y la psicopatología asociada, queríamos explorar cómo los cambios en el dmPFC regulan específicamente la nueva información de la memoria asociativa.

Masakazu Agitsuma, autor principal

El equipo de investigación utilizó imágenes longitudinales de dos fotones y varias técnicas de neurociencia computacional para determinar cómo cambia la actividad neuronal en la corteza prefrontal del ratón después de aprender en un paradigma de condicionamiento del miedo. Las neuronas frontales se comportan de una manera muy compleja y cada neurona responde a diversos eventos sensoriales y motores. Para abordar esta complejidad, el equipo de investigación desarrolló un nuevo método analítico basado en una «red elástica», un algoritmo de aprendizaje automático, para identificar las neuronas específicas que codifican la memoria del miedo. También analizaron la disposición espacial y la conectividad funcional de las neuronas mediante modelos gráficos.

«Hemos logrado descubrir una población neuronal que codifica la memoria del miedo», dice Ajitsuma. «Nuestros análisis nos mostraron que el condicionamiento del miedo condujo a la formación de una red neuronal de memoria del miedo con neuronas centrales que conectan funcionalmente las neuronas de la memoria».

Es importante destacar que los investigadores revelaron evidencia directa de que la formación de la memoria asociativa estuvo acompañada por una nueva relación asociativa entre redes originalmente distintas, a saber, la red de estímulo condicionado (CS, por ejemplo, tono) y la red de estímulo incondicionado (EE. UU., por ejemplo, experiencia de miedo). «Proponemos que esta conexión recién descubierta puede facilitar el procesamiento de la información al inducir la respuesta de miedo (CR) al CS (es decir, una red neuronal para convertir el CS en CR)».

Durante mucho tiempo se ha pensado que los recuerdos se forman mediante la consolidación de conexiones neuronales, que se fortalecen mediante la activación repetida de grupos de neuronas. Los resultados de este estudio, que se basaron en observaciones del mundo real y análisis basados ​​en modelos, lo respaldan. Además, el estudio demuestra cómo se pueden utilizar métodos combinados (óptica y aprendizaje automático) para visualizar con gran detalle la dinámica de las redes neuronales. Estas técnicas se pueden utilizar para revelar información adicional sobre los cambios neuronales asociados con el aprendizaje y la memoria.