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El estudio vierte la nueva luz en cómo el cerebro codifica tiempo y el lugar en memorias

Dos estudios llevados por los investigadores al sudoeste de UT vierten la nueva luz en cómo el cerebro codifica tiempo y el lugar en memorias. Las conclusión, publicadas recientemente en PNAS y ciencia, no sólo agregan a la carrocería de la investigación fundamental sobre memoria pero podrían ofrecer eventual la base para los nuevos tratamientos a la baja de memoria del combate de condiciones tales como lesión cerebral o enfermedad de Alzheimer traumática.

Alrededor de hace una década, un grupo de neuronas conocidas como “células de tiempo” fue descubierto en ratas. Estas células aparecen desempeñar un papel único en la grabación cuando ocurren las acciones, permitiendo que el cerebro marque correctamente la orden de qué suceso en memoria episódica.

Situado en el hipocampo del cerebro, estas células muestran una configuración característica de la actividad mientras que los animales son de codificación y que revocan de acciones, explican a Bradley Lega, M.D., profesor adjunto de la cirugía neurológica en UTSW y autor mayor del estudio de PNAS.

Encendiendo en una serie reproductiva, permiten que el cerebro ordene cuando suceso las acciones, Lega dice. La sincronización de su despedida es controlada por las ondas cerebrales de 5 hertz, llamadas las oscilaciones de la theta, en un proceso conocido como precesión.

Lega investigó si los seres humanos también tienen células de tiempo usando una tarea de la memoria que haga demandas fuertes en la información tiempo-relacionada. Lega y sus colegas reclutaron a voluntarios de la unidad de supervisión de la epilepsia en el instituto al sudoeste del cerebro del Jr. de UT Peter O'Donnell, en donde los pacientes de la epilepsia tirante durante varios días antes de que la cirugía para quitar dañara las partes de sus cerebros que chispean capturas.

Los electrodos implantados en la ayuda de los cerebros de estos pacientes sus cirujanos determinan exacto los focos de captura y también ofrecen la información valiosa en los funcionamientos internos del cerebro, Lega dice.

Mientras que registraban actividad eléctrica del hipocampo en los 27 cerebros de los voluntarios, los investigadores hicieron que hicieran las tareas de la “llamada libre” que lectura implicada un filete de 12 palabras por 30 segundos, haciendo un problema de matemáticas corto para distraerlos de ensayar los filetes, y después para revocar tantas palabras del filete como sea posible para los 30 segundos próximos.

Esta tarea requiere la asociación de cada palabra a un segmento del tiempo (el filete estaba prendido), que permitió que Lega y sus personas buscaran las células de tiempo. Qué las personas encontraron era emocionante: No sólo determinaron una población robusta de células de tiempo, pero la despedida de estas células predijo que como de bien los individuos podían conectar palabras juntas a tiempo (un fenómeno llamado agrupamiento temporal). Finalmente, estas células aparecen exhibir la precesión de la fase en seres humanos, según lo predicho.

Para los científicos de los años han propuesto que las células de tiempo son como el pegamento que liga memorias de acciones en nuestras vidas. Esto que encuentra específicamente apoyos esa idea de una manera elegante.”

Bradley Lega, M.D, estudia el autor mayor y al profesor adjunto de la cirugía neurológica, centro médico al sudoeste de la Universidad de Texas

En el segundo estudio en ciencia, Brad Pfeiffer, Ph.D., profesor adjunto de la neurología, llevó las células de investigación de un lugar de las personas - una población de células hippocampal en ambos animales y seres humanos que los archivos donde ocurren las acciones.

Los investigadores han sabido de largo que como el viaje de los animales un camino ellos ha estado conectado antes, las neuronas que codifican ubicaciones diferentes a lo largo del camino encenderán en orden como el fuego de las células de tiempo en la orden de acciones temporales, Pfeiffer explican.

Además, mientras que las ratas están explorando activamente un ambiente, las células del lugar se ordenan más a fondo en las “mini-series” que representan un barrido virtual de situaciones delante de la rata. Éstos radar-como barridos suceso áspero 8-10 veces por segundo y son probablemente un mecanismo del cerebro para predecir acciones inmediatamente próximas o resultados.

Antes de este estudio, era sabido que cuando las ratas pararon el ejecutarse, las células del lugar reactivarían a menudo en las series largas que aparecían jugar de nuevo la experiencia anterior de la rata en la marcha atrás.

Mientras que estas acciones de la “respuesta reversa” eran sabidas para ser importantes para la formación de la memoria, era no entendible cómo el hipocampo podía producir tales series. De hecho, el considerable trabajo había indicado que la experiencia debe fortalecer adelante, series del “look ahead” sino debilitar acciones reversas de la respuesta.

Para determinar cómo estas memorias atrasadas y delanteras trabajan juntas, Pfeiffer y sus colegas colocaron los electrodos en los hipocampos de ratas, después permitidos las para explorar dos diversos lugares: una arena cuadrada y un carril largo, derecho.

Para animarles a que se muevan a través de estos espacios, colocaron pozos con chocolate caliente en los diversos lugares. Entonces analizaban la actividad de la célula del lugar de los animales para ver cómo correspondió a sus situaciones.

Las neuronas determinadas encendidas como las ratas vagaron a través de estos espacios, codificando la información sobre el lugar. Estas mismas neuronas encendidas en la misma serie que las ratas retrazaron sus caminos, y encendidas periódicamente en marcha atrás como terminaron diversos tramos de sus viajes.

Sin embargo, hechando una ojeada a una mirada más atenta los datos, los investigadores encontraron algo nuevo: Mientras que las ratas se movieron a través de estos espacios, sus neuronas no sólo exhibieron mini-series delanteras, proféticas, pero también de retroceso, las mini-series retrospectivas. Las series delanteras y atrasadas alternaron con uno a, cada uno que tardaba solamente algunos docena milisegundos para terminar.

“Mientras que estos animales se movían adelante, sus cerebros cambiaban constante entre preveer qué suceso después y revocando qué acaba de suceso, todos dentro de los fracción-de-uno-segundos calendarios,” a Pfeiffer dice.

Pfeiffer y sus personas están estudiando actualmente qué entradas están recibiendo estas células de otras partes del cerebro que las hagan actuar en estas configuraciones delanteras o reversas. En teoría, él dice, puede ser que sea posible secuestrar este sistema para ayudar al cerebro para revocar donde una acción suceso con más fidelidad.

Semejantemente, agrega Lega, técnicas del estímulo pudo eventual poder imitar modelar exacto de las células de tiempo para ayudar a gente más exacto a recordar secuencias de evento temporales.

Otros estudios con “en el pasado pocas décadas, se hay una explosión en nuevas conclusión de la memoria,” él agrega. “La distancia entre los descubrimientos fundamentales en animales y cómo pueden ayudar gente está llegando a ser mucho más corta ahora.”

Source:
Journal reference:

Umbach, G., et al. (2020) Time cells in the human hippocampus and entorhinal cortex support episodic memory. Science. doi.org/10.1073/pnas.2013250117.