Bitnavegantes: Los neurocientíficos implantan falsos recuerdos en ratones

Fuente original: http://bitnavegante.blogspot.com.ar/2013/07/neurocientificos-implantan-falsos-en-ratones.html .

Los neurocientíficos implantan falsos recuerdos en ratones

El fenómeno de los falsos recuerdos está bien documentado. En muchos casos judiciales, los acusados ​​han sido declarados culpables en base a testimonios de testigos y víctimas que estaban seguros de sus recuerdos, pero las pruebas de ADN dieron la vuelta al asunto teniendo que anular la condena.

Dando un paso más hacia la comprensión de cómo pueden formarse esta memoria defectuosa, los neurocientíficos del MIT han demostrado que pueden implantar falsos recuerdos en el cerebro de los ratones. También descubrieron que muchos de los rastros neurológicos de estos recuerdos son de idéntica naturaleza a la de los recuerdos auténticos.

“Ya se trate de una memoria falsa o verdadera, el mecanismo neuronal que subyace a la recuperación de la memoria es el mismo”, dice Susumu Tonegawa, profesor de Biología y Neurociencia del Instituto Picower, y autor principal del artículo que describe estos hallazgos en la edición del 25 de julio Science.

El estudio proporciona además, una prueba más de que los recuerdos se almacenan en las redes neuronales que son las que forman las huellas de la memoria de cada experiencia que tenemos, un fenómeno que el laboratorio de Tonegawa ya demostró el año pasado.

Los neurocientíficos han buscado durante mucho tiempo la ubicación de estos rastros de memoria, también llamados engramas. En un par de estudios, Tonegawa y sus colegas del Instituto Picower del MIT para el Aprendizaje y la Memoria, demostraron que podían identificar las células que forman parte de un engrama de una memoria específica, y reactivarla usando una tecnología llamada optogenética.

Los autores principales del artículo son el graduado Steve Ramírez y el investigador Xu Liu. Otros autores son la asistente técnico Pei-Ann Lin, el investigador Junghyup Suh y los postdoctorados Michele Pignatelli, Roger Redondo y Tomás Ryan.

Buscando el engrama

La memoria episódica, la memoria de las experiencias, están hechas de asociaciones de varios elementos, incluyendo objetos, espacio y tiempo. Estas asociaciones son codificadas por cambios químicos y físicos en las neuronas, así como por las modificaciones en las conexiones entre las neuronas.

El que estos engramas residan en el cerebro ha sido la gran cuestión de hace mucho en la neurociencia. “¿Está la información extendida en varias partes del cerebro, o hay un área en particular de éste en la que se almacena este tipo de memoria? Esto ha sido una cuestión muy fundamental”, subrraya Tonegawa.

En la década de 1940, el neurocirujano canadiense, Wilder Penfield, sugirió que la memoria episódica está ubicada en el lóbulo temporal del cerebro. Cuando Penfield estimulaba eléctricamente las células de los lóbulos temporales de los pacientes que estaban a punto de someterse a una cirugía, para tratar las convulsiones epilépticas, los pacientes informaban de que los recuerdos específicos les saltaban a la mente. En estudios posteriores del paciente amnésico, conocido como “H.M.”, se confirmó que el lóbulo temporal, incluyendo la zona conocida como el hipocampo, es fundamental para la formación de la memoria episódica.

Sin embargo, estos estudios no prueban que los engramas se almacenan realmente en el hipocampo, apunta Tonegawa. Para el caso, los científicos necesitaban demostrar que la activación de grupos específicos de células del hipocampo es suficiente para producir y recuperar recuerdos.

Con este objetivo, en el laboratorio de Tonegawa se orientaron hacia la optogenética, una nueva tecnología que permite que las células puedan activarse o desactivarse selectivamente usando la luz.

Para este par de estudios, los investigadores diseñaron células del hipocampo de ratones que expresan el gen de la canalrodopsina, una proteína que activa las neuronas cuando son estimuladas por la luz. También modificaron el gen de manera que la canalrodopsina se producía siempre que el gen c-fos, necesario para la formación de la memoria, se activaba.

Ya en el estudio del año pasado, los investigadores condicionaron a estos ratones para temer a una cámara en particular mediante la entrega de un choque eléctrico leve. Tal como se formaba esta memoria, el gen c-fos era activado, junto con el gen diseñado de canalrodopsina. De esta manera, las células codificaban la huella de la memoria “etiquetada” con las proteínas sensibles a la luz.

Al día siguiente, cuando los ratones fueron puestos en una cámara diferente que nunca habían visto antes, se comportaron con normalidad; pero, cuando los investigadores pusieron en marcha el pulso de luz del hipocampo, y estimulación las células de memoria marcadas con la canalrodopsina, los ratones se quedaron congelados de miedo, ya que esto reactivaba la memoria del día anterior.

“Comparad con la mayoría de estudios donde tratan el cerebro como una caja negra y a donde se intenta acceder desde el exterior, es como si estuviéramos tratando de estudiar el cerebro de dentro hacia afuera”, dice Liu. “La tecnología que fuimos desarrollando para este estudio nos permite analizar finamente e incluso, potencialmente, jugar con el proceso de la memoria mediante el control directo de las células del cerebro.”

Implantanto falsos recuerdos

Eso es exactamente lo que hicieron los investigadores en el nuevo estudio, explorar si podían utilizar estos engramas reactivados para implantar falsos recuerdos en los cerebros de los ratones.

En primer lugar, los investigadores colocaron a los ratones en una nueva cámara, A, pero no dieron ningún tipo de descarga. Conforme los ratones exploraban esta cámara, sus células de memoria fueron marcadas con la canalrodopsina. Al día siguiente, los ratones se colocaron en una segunda cámara, B, muy diferente. Después de un tiempo, a los ratones se les dio un leve choque eléctrico en el pie. En ese mismo instante, los investigadores usaron la luz para activar las células que codificaron la memoria de la cámara A.

Al tercer día, los ratones fueron colocados de nuevo en la cámara A, donde ahora se petrificaron de miedo, a pesar de que nunca habían sido impactados eléctricamente allí. Un falso recuerdo había sido implantado: Los ratones temían a la memoria de la cámara A, porque aun cuando el choque  fue dado en la cámara B, ellos estaban reviviendo el recuerdo en la cámara A.

Por otra parte, esa falsa memoria parecía competir con una verdadera memoria de la cámara B, según hallaron los investigadores. Estos ratones también quedaron congelados cuando fueron colocados en la cámara B, pero no tanto como los ratones que habían recibido wl choque en la cámara B, sin tener la memoria activa de la cámara A.

Más tarde, los investigadores demostraron que inmediatamente después de la recuperación de los falsos recuerdos, los niveles de actividad neurales también estaban elevados en la amígdala, que es el centro del miedo del cerebro, el cual recibe información de la memoria del hipocampo, exactamente igual que cuando los ratones recuperaban un recuerdo genuino.

El equipo del MIT está ahora planeando más estudios sobre cómo la memoria pueden distorsionarse en el cerebro.

“Ahora que podemos reactivar y cambiar el contenido de los recuerdos en el cerebro, podemos empezar a hacer preguntas que alguna vez fueron del ámbito de la filosofía”, señala Ramírez. “¿Hay múltiples condiciones que conducen a la formación de falsos recuerdos? ¿Pueden los falsos recuerdos de eventos placenteros o aversivos crearse artificialmente? ¿Qué ocurre con los recuerdos falsos de más allá de un contexto, recuerdos falsos de objetos, alimentos u otros ratones? Estas son cuestiones que parecen de ciencia-ficción, pero que ahora se pueden abordar experimentalmente en el laboratorio.”

– Imagen: Los neurocientíficos del MIT identificaron las células (en rojo), donde las huellas de memoria estaban almacenadas en el hipocampo del ratón. Crédito: Steve Ramírez y Xu Liu.

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  1. Por otra parte, esa falsa memoria parecía competir con una verdadera memoria de la cámara B, hallaron los investigadores. Estos ratones también se quedaron paralizados cuando se les colocó en la cámara B, pero no tanto como los ratones que habían recibido un choque en la cámara B sin tener la cámara A en la memoria activa. Luego, los investigadores mostraron que inmediatamente después de la retirada de los falsos recuerdos, los niveles de actividad de los nervios también fueron elevados en la amígdala, el centro del miedo en el cerebro que recibe información de la memoria del hipocampo, al igual que lo son cuando los ratones recuerdan un recuerdo genuino.

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