Estudio explora la actividad de distintas poblaciones de interneuronas en el hipocampo de un ratón durante la consolidación de la memoria.

4 de mayo de 2023 función

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por Ingrid Fadelli, Medical Xpress

El hipocampo es una región clave del cerebro de los mamíferos, que se ha encontrado que está involucrada en la formación de memorias episódicas. Estas son memorias a largo plazo de eventos o experiencias que se pueden recordar conscientemente y volver a experimentar mentalmente, como recuerdos de un cumpleaños particularmente memorable, unas vacaciones, etc.

En esencia, se sabe que el hipocampo ayuda a la "conversión" de nuestras experiencias de vida en memorias episódicas que podemos recordar conscientemente por mucho tiempo. Estudios pasados de neurociencia encontraron que este proceso de consolidación de memoria, así como la capacidad de aprender de experiencias pasadas, está influenciado por la generación de oscilaciones electrofisiológicas en el hipocampo, conocidas como ondas agudas de rizo (OAR).

Investigadores de la Universidad de Columbia recientemente buscaron comprender mejor cómo poblaciones específicas de interneuronas (es decir, neuronas locales que generalmente inhiben las neuronas piramidales excitatorias en estructuras corticales) regulan la consolidación de la memoria y el aprendizaje mientras los animales están activamente comprometidos en actividades. Su artículo, publicado en Nature Neuroscience, caracteriza la actividad de interneuronas en dos regiones del hipocampo mientras los ratones se mueven en su entorno y su cerebro está formando nuevas memorias.

"Después de que se forman las memorias, necesitan ser consolidadas o desaparecerán", dijo Tristan Geiller, uno de los investigadores que llevó a cabo el estudio, a Medical Xpress. "Hay evidencia abrumadora de que la consolidación de la memoria ocurre durante eventos que duran cientos de milisegundos, llamados OAR. Una de las preguntas más grandes y duraderas en nuestro campo se relaciona con la identificación de lo que desencadena estos eventos de OAR. A lo largo de los años, se ha postulado que las interneuronas inhibitorias son un elemento importante del circuito que apoya la generación de OAR, pero es notoriamente difícil grabar experimentalmente la actividad de estas células en animales despiertos y en actividad y probar esta hipótesis "

Mientras que otros equipos de investigación examinaron la actividad de las interneuronas en el pasado, la mayoría de sus esfuerzos se centraron en roedores anestesiados o en técnicas de pobre rendimiento en roedores móviles. En sus experimentos recientes, Geiller y sus colegas examinaron la actividad de interneuronas en las regiones CA3 y CA2 del hipocampo del ratón mientras los animales estaban despiertos y en movimiento, utilizando un nuevo método introducido en su trabajo anterior.

Hay diferentes tipos de interneuronas en el cerebro, cada una caracterizada por formas distintas, patrones de actividad y firmas moleculares. Además de explorar el posible vínculo entre la actividad de interneuronas y los eventos de OAR, la comunidad de neurociencia también necesitará determinar si algunos tipos de interneuronas están más involucrados en este proceso de consolidación de la memoria que otros.

"Hace unos años, mi colega y yo desarrollamos un método para grabar la actividad de grandes poblaciones de interneuronas, lo que ha sido notoriamente difícil en el pasado, pero también para identificar molecularmente la clase de interneurona que grabamos," explicó Geiller. "Este es un enfoque de dos pasos, basado en un tipo no convencional de microscopía de fluorescencia y combinado con el etiquetado basado en inmunohistoquímica."

En sus experimentos, Geiller y sus colegas esencialmente entrenaron a ratones adultos para realizar una tarea de aprendizaje espacial que se encontró que producía actividad en el hipocampo y provocaba la consolidación de la memoria. Mientras completaban esta tarea, examinaron la actividad de interneuronas en las regiones CA3 y CA2 del hipocampo del ratón utilizando su método basado en microscopía recientemente desarrollado.

Este método permitió a los investigadores caracterizar la actividad y las respuestas de diferentes subtipos de interneuronas mientras los ratones formaban nuevas memorias y se generaban OAR en su cerebro. Por ejemplo, encontraron que las interneuronas que expresan la proteína colecistoquinina estaban menos activas antes de que tuvieran lugar las OAR, mientras que las interneuronas que expresan la proteína parvalbúmina estaban altamente activas después de las oscilaciones de OAR.

"Recientemente, se ha demostrado que no solo OAR son importantes para la consolidación de la memoria, sino que la duración de OAR puede ser predictiva de cuán bien un animal recuerda, o más bien deberíamos decir 'cuán rápido aprende un animal'", dijo Geiller.

'Our paper suggests that the activity of cholecystokinin (CCK)-expressing interneurons (a class of interneurons) in the CA3 region of the hippocampus (where SWR are thought to originate) decreases just before SWR events, and that the magnitude of this decrease is associated with how long the SWR will be. Similarly, we found that parvalbumin (PV)-expressing basket interneurons activity is associated with the termination of SWR events, and reflective of how long the SWR was.'

The recent work by this team of researchers sheds new light on the activity of specific types of interneurons in the hippocampus before, during and after the generation of SWRs, thus contributing to the understanding of memory consolidation and learning processes. In the future, it could pave the way for further studies looking at how distinct interneuron populations influence and regulate learning related SWRs.

'In our next studies we plan to leverage the genetic specificity of these interneuron classes and to manipulate them in a temporally controlled manner with optogenetics,' Geiller added.

'We want to test whether we can artificially increase the duration of SWR events and consequently improve learning in mice. However, we know that CCK and PV interneurons are only one element of the circuit mediating SWR generation. Previous work has also implicated neuromodulation and other subcortical nuclei with this process, so it may be a long time until we fully understand the neural underpinnings of memory consolidation.'

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