En un nuevo estudio, los neurocientíficos provocan una respuesta de búsqueda de refugio reactivando el circuito de la memoria

Utilizando un sofisticado sistema de imágenes cerebrales, los neurocientíficos de Johns Hopkins Medicine dicen que han reactivado con éxito un circuito de memoria específico en ratones, lo que los hace buscar refugio cuando en realidad no hay ningún refugio presente.

Los investigadores dicen que el estudio, publicado 27 de septiembre en Neurociencia de la naturalezaavanza la comprensión de cómo se estructuran los recuerdos en el cerebro de los mamíferos. Los hallazgos podrían algún día señalar nuevas formas de ralentizar o prevenir la pérdida de memoria que acompaña al Alzheimer y otras enfermedades neurodegenerativas.

Específicamente, el equipo encontró que estimular las neuronas en dos áreas del cerebro de los ratones: el núcleo accumbens, también conocido como el «centro de placer» del cerebro responsable de transmitir comportamientos dependientes de dopamina, y el gris periacueductal dorsal (dPAG), responsable del comportamiento defensivo. reactivó una «memoria espacial» y provocó que los ratones buscaran refugio.

«Cuando reactivamos artificialmente esos circuitos de memoria en el cerebro, provoca que el ratón haga lo mismo que hizo de forma natural, incluso sin los estímulos de miedo que les hacen buscar refugio para empezar», dice el autor principal Hyungbae Kwon, Ph.D. ., profesor asociado de neurociencia en la Facultad de Medicina de la Universidad Johns Hopkins.

Los científicos dicen que su objetivo era mapear qué áreas del cerebro son responsables de navegar en el entorno, una función cognitiva de alto nivel entre los mamíferos, incluidos los humanos. Por lo tanto, estos experimentos, que probaron si tales funciones cerebrales cognitivas pueden reproducirse aleatoriamente, pueden tener aplicaciones para comprender cómo se comportan, perciben y perciben su entorno otros mamíferos.

En los nuevos experimentos, los investigadores primero permitieron que ratones de laboratorio exploraran su entorno en una caja con un refugio en una esquina. El equipo colocó una serie de señales visuales, incluidos triángulos, círculos y rayas de diferentes colores, para ayudar a los ratones a localizar el refugio basándose en puntos de referencia cercanos. Los ratones se aclimataron al área durante siete minutos, entrando y saliendo del refugio.

Luego, los investigadores agregaron una señal visual o auditiva inminente para incitarlos a buscar refugio, formando también una memoria espacial relativa a su ubicación y las señales visuales.

Para etiquetar selectivamente las neuronas de la memoria del refugio, los investigadores utilizaron un sistema de conmutación de expresión genética activado por luz llamado Cal-light, que Kwon desarrolló en 2017. Una vez que los científicos identificaron estas neuronas en el núcleo accumbens, activaron la expresión de los genes asociados con ellos, reactivando la memoria de búsqueda de refugio en ratones y al mismo tiempo activando neuronas en el dPAG.

A su vez, los ratones buscaron el área de la caja donde alguna vez estuvo el refugio, cuando ni la amenaza original ni el refugio estaban presentes.

Para llegar a este punto, los investigadores primero activaron selectivamente neuronas en el núcleo accumbens y luego por separado en el dPAG, para ver si la activación de neuronas en una sola área del cerebro causaría este comportamiento.

«Sorprendentemente, descubrimos que los ratones no buscaron refugio cuando activamos neuronas en el núcleo accumbens únicamente», dice Kwon. «Mientras que la activación de las neuronas en el dPAG provocó que los ratones reaccionaran al azar, pero no los guió específicamente al área donde antes buscaban refugio».

«El sistema Cal-light nos permitió etiquetar selectivamente una función específica en el cerebro, ayudándonos a mapear la memoria a nivel celular», dice Kwon.

Con el tiempo, Kwon dice que esta investigación podría proporcionar una base para reactivar o diseñar circuitos de memoria en personas con Alzheimer.

«Si entendemos la estructura a nivel macro de la memoria, entonces podremos desarrollar estrategias más efectivas para prevenir o ralentizar las enfermedades neurodegenerativas utilizando este método», afirma.

Los investigadores dicen que esperan comprender la estructura de la memoria en todo el cerebro etiquetando y reactivando selectivamente neuronas con diferentes funciones en diferentes áreas del cerebro que conducen a otros comportamientos específicos.

«Comprender cómo funcionan juntos todos estos circuitos de memoria nos ayudará a comprender mejor el funcionamiento del cerebro», afirma.

Otros investigadores involucrados en el estudio son Kanghoon Jung, Sarah Krüssel, Sooyeon Yoo, Benjamin Burke, Nicholas Schappaugh, Youngjin Choi y Seth Blackshaw de Johns Hopkins; Myungmo An del Instituto Max Planck de Neurociencia de Florida; y Zirong Gu y Rui M. Costa del Instituto Zuckerman Mind Brain Behavior de la Universidad de Columbia y el Instituto Allen.