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Crean miedo artificial con manipulación optogenética

Científicos japoneses logran que ratones asocien recuerdos no relacionados, y pasen a temer un entorno seguro


En un estudio realizado con ratones, científicos japoneses han conseguido, con la activación sincrónica de conjuntos neuronales distintos, que estos animales asocien artificialmente recuerdos que no tenían nada que ver unos con otros. El avance podría tener implicaciones importantes para el tratamiento de enfermedades psiquiátricas vinculadas a la memoria, como el trastorno por estrés post-traumático.





Fuente: Wikimedia Commons.
Fuente: Wikimedia Commons.
La capacidad de aprender la relación existente entre eventos diversos resulta fundamental para la supervivencia, pero aún no está claro cómo nuestras neuronas almacenan, vinculadas, diferentes piezas de información en nuestra memoria.

En un estudio reciente realizado con ratones, un equipo de científicos de la Universidad de Toyama (Japón) ha conseguido, con la activación sincrónica de conjuntos neuronales distintos, que estos animales asocien artificialmente el recuerdo de un golpe en la pata con otro recuerdo no relacionado: el de la exploración de un entorno seguro.

Como consecuencia, los ratones pasaron a temer dicho entorno seguro como si fuera amenazante, al ser de nuevo expuestos a este. El hallazgo sugiere, por tanto, que sería este tipo de activación neuronal sincrónica lo que provoca la conexión entre memorias, a pesar de que estas hayan sido almacenadas inicialmente de manera independiente.

Estudios previos

Estudios previos ya habían demostrado que las subpoblaciones de neuronas activadas durante el aprendizaje se reactivan cuando, posteriormente, se recupera el recuerdo de dicho aprendizaje; o que la reactivación de un conjunto de células puede desencadenar la recuperación de la memoria correspondiente.

Incluso se ha hablado de la posibilidad de “aprender” sin esfuerzo, simplemente propiciando de forma artificial (con tecnología de exploración de resonancia magnética funcional o IRMf) la activación de determinados patrones neuronales en el cerebro.

Por otro lado, ya se sabía que la reactivación artificial de un conjunto específico de neuronas correspondiente a una memoria anteriormente almacenada puede modificar la adquisición de un nuevo recuerdo, generando de este modo falsos recuerdos o recuerdos sintéticos.

Para estas otras investigaciones los especialistas usaron una combinación de entrada sensorial y de estimulación artificial de los conjuntos de células nerviosas del cerebro. Hasta ahora, sin embargo, no se habían vinculado dos memorias distintas utilizando medios totalmente artificiales, que es lo que han logrado los científicos japoneses según un comunicado de la Universidad de la Universidad de Toyama difundido por Eurekalert!

Optogenética y paradigma del miedo

Con este objetivo en mente, los investigadores Kaoru Inokuchi y Noriaki Ohkawa utilizaron  por una parte un paradigma de aprendizaje del miedo en ratones que consiste en hacer  pasar a los animales seis minutos en un recinto cilíndrico, mientras que otro grupo de ratones explora un recinto en forma de cubo.

Treinta minutos más tarde, ambos grupos son colocados en el recinto en forma de cubo, en el que enseguida reciben un golpe en sus patas: el miedo a un espacio concreto es así instaurado en la mente de todos los ratones.

Esto se constató dos días después. Entonces, los ratones que fueron  de nuevo metidos en la caja con forma de cubo pasaron más tiempo asustados que los ratones que fueron recolocados en el recinto cilíndrico.

Pero, por otra parte, los científicos usaron la optogenética, una técnica que permite manipular las neuronas, haciendo incidir sobre ellas la luz. De esta forma, las neuronas son activadas. La optogenética también permite identificar con precisión qué circuitos neuronales incrementan o reducen determinados comportamientos.

En concreto, los investigadores estimularon las poblaciones neuronales presentes en regiones del cerebro vinculadas con la memoria –el hipocampo y la amígdala-. De este modo, lograron reactivar, en los ratones que habían sido recolocados en el espacio cilíndrico, el temor al golpe en las patas que los animales habían recibido en el otro espacio, en el que tenía forma de cubo.

Los resultados obtenidos muestran, por tanto, que una activación sincrónica de conjuntos distintos de células puede generar vínculos artificiales entre piezas de información almacenadas sin relación en la memoria,  y provocar cambios duraderos en el comportamiento.

Aplicaciones

"Al mostrar cómo el cerebro asocia diferentes tipos de información para generar una memoria cualitativamente nueva que conduce a cambios duraderos en el comportamiento, nuestros hallazgos podrían tener implicaciones importantes para el tratamiento de estas enfermedades debilitantes", explica Inokuchi.  

Esto sería posible gracias a que "la memoria es la base de todas las funciones cerebrales superiores, incluyendo la conciencia, y también juega un papel importante en las enfermedades psiquiátricas, como el trastorno por estrés post-traumático", concluye el científico.

Referencia bibliográfica:

Ohkawa et al. Artificial Association of Pre-Stored Information to Generate a Qualitatively New Memory. Cell Reports (2015). DOI: 10.1016/j.celrep.2015.03.017.
 
 


Lunes, 6 de Abril 2015
Marta Lorenzo
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