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¿Cómo y dónde, en el cerebro humano, se almacenan los recuerdos?

¿Cómo y dónde, en el cerebro humano, se almacenan los recuerdos?


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Fondo

Soy un programador de computadoras que está fascinado por la inteligencia artificial y las redes neuronales artificiales, y cada vez siento más curiosidad por saber cómo funcionan las redes neuronales biológicas.

Contexto y lo que creo que entiendo

Al digerir todo lo que he estado leyendo, empiezo a comprender que hay capas en las redes neuronales. Una capa de neuronas de primera línea puede recibir, por ejemplo, un estímulo visual como una luz brillante. Ese estímulo es captado por las neuronas de primera línea, cada una de las cuales produce una respuesta electroquímica ponderada que da como resultado una decisión binaria de pasar una carga eléctrica a través de su axón a las dendritas de las decenas de miles de neuronas a las que se dirige. conectado.

Este proceso se repite a través de capas que canalizan las señales eléctricas y las enfocan en función de sus permutaciones hasta que finalmente se pasa una carga a un mecanismo de respuesta enfocado, como los nervios que controlan el encogimiento de las pupilas.

Ojalá lo haya entendido bien.

Preámbulo a la pregunta;)

Suponiendo que no estoy completamente equivocado con mi comprensión básica de cómo funciona una red neuronal biológica, estoy comenzando a comprender cómo una entrada (estímulo) da como resultado una salida (respuesta) como el movimiento motor o los reflejos. Eso parecería ser la electricidad básica de circuitos abiertos y cerrados.

SIN EMBARGO, lo que todavía me confunde es cómo se almacena un recuerdo. La analogía con un circuito eléctrico se rompe aquí, porque en un circuito realmente no puedo detener el flujo de electrones a menos que bloquee dichos electrones en un condensador. Si hago eso, una vez que se liberan (acceden) los electrones, desaparecen para siempre, mientras que un recuerdo perdura.

Entonces…

¿Cómo diablos se construyen y almacenan los recuerdos en el cerebro humano? ¿Están almacenados en una región específica? ¿Si es así, donde?


Desafortunadamente, todos estamos todavía "confundidos" por cómo funciona la memoria. Estamos lejos de una comprensión completa de cómo se almacena y se recupera la memoria. No obstante, conocemos un poco, así que sigue leyendo.

Su comprensión de la función neuronal básica es casi correcto. Primero, una neurona individual enviará una señal a través de su único axón a las dendritas de muchas neuronas aguas abajo, no al revés. En segundo lugar, no estoy seguro de lo que quiere decir con "enfocarlos en función de sus permutaciones", pero es cierto que la información neuronal puede sufrir muchas transformaciones a medida que se propaga a través de un circuito. En tercer lugar, si hay un resultado conductual de la actividad de la red, como una respuesta muscular o la liberación de hormonas, esos efectos están mediados por los nervios que se comunican con los músculos y las células liberadoras de hormonas. No estoy seguro de si eso es lo que quiere decir con "mecanismo de respuesta enfocado".

Finalmente, como ha descubierto, la analogía de los circuitos neuronales con los circuitos eléctricos es relativamente pobre en cualquier nivel de análisis razonablemente sofisticado. Mi opinión es que los sistemas biológicos a menudo no funcionan bien al ser enmarcados como problemas de ingeniería. Otros no estarán de acuerdo con eso, pero creo que entender un sistema biológico en sus propios términos aclara muchas cosas.

La clave que falta en la analogía del circuito eléctrico resulta ser una de las claves para comprender el almacenamiento de información en los circuitos neuronales:la sinapsis, el sitio donde una neurona se comunica con otra. La sinapsis transforma la señal eléctrica de la neurona corriente arriba en una señal química. Esa señal química luego se convierte nuevamente en una señal eléctrica por la neurona aguas abajo.

La fuerza de la sinapsis se puede ajustar a largo plazo cambiando el nivel de expresión de proteínas; esto se llama potenciación a largo plazo (LTP) o depresión a largo plazo (LTD). Por lo tanto, LTP y LTD pueden regular la facilidad con la que la información puede fluir a lo largo de una ruta en particular. Como ejemplo básico (que no debe tomarse demasiado en serio), imagine un conjunto de neuronas que represente la "ciudad de Nueva York" y otro conjunto de neuronas que represente a "Mi amigo John". Si se encuentra en la ciudad de Nueva York con su amigo John, ambos grupos de neuronas estarán activos y tendrán sinapsis. Entre estas dos redes se fortalecerán porque son co-activas (ver plasticidad hebbiana). De esta manera, la idea de Nueva York y la idea de John ahora están unidas.

¿Dónde están estas neuronas que representan a NYC y John? Aún no lo tenemos del todo claro, y la cuestión es complicada porque hay muchos tipos diferentes de memoria. Por ejemplo, su memoria de cómo andar en bicicleta (memoria de procedimiento) no se trata de la misma manera que su memoria de lo que comió en el desayuno (memoria episódica). Sin embargo, una mejor respuesta actual es que hipocampo y sus regiones asociadas son importantes para la codificación inicial de los recuerdos y la neocórtex es donde se almacenan los recuerdos a más largo plazo. Existe una comunicación sustancial entre estas dos áreas para que los recuerdos se puedan ajustar de manera efectiva con el tiempo.


Actualizar

En respuesta al comentario de Jule pidiendo algunos recursos, me doy cuenta de que es importante dejar claro que el modelo hebbiano que describí no se ha mostrado definitivamente. Al igual que con todos los aspectos de la neurociencia, hay mucho buen trabajo a nivel molecular y celular y un buen trabajo a nivel conductual, pero el vínculo causal entre los dos no es tan claro. No obstante, la idea de Hebb sigue siendo el modelo de trabajo principal de cómo funciona la memoria. Algunas lecturas pueden incluir:

1) Neves, G., Cooke, S.F., Bliss, T.V.P., 2008. Plasticidad sináptica, memoria e hipocampo: un enfoque de red neuronal para la causalidad. Nature Reviews Neuroscience 9, 65-75. Una revisión sobre la memoria del hipocampo y su relación con LTP / LTD y la teoría de Hebbian. Señala la dificultad general de probar la teoría y algunas formas de avanzar en los experimentos.

2) Lisman, J., Grace, A.A., Duzel, E., 2011. Un marco neohebbiano para la memoria episódica; papel de la LTP tardía dependiente de la dopamina. Tendencias en neurociencias 34, 536-547. Una revisión que propone una elaboración del modelo hebbiano que incluye la influencia neuromoduladora sobre la plasticidad y el proceso de la memoria.

3) Johansen, J.P., Cain, C.K., Ostroff, L.E., LeDoux, J.E., 2011. Mecanismos moleculares del aprendizaje y la memoria del miedo. Cell 147, 509-524 .. Una excelente revisión sobre el aprendizaje del miedo y la memoria con una sección extensa sobre la teoría de Hebb.

4) Liu, X., Ramirez, S., Pang, P.T., Puryear, C.B., Govindarajan, A., Deisseroth, K., Tonegawa, S., 2012. La estimulación optogenética de un engrama del hipocampo activa el recuerdo de la memoria del miedo. Naturaleza. Un artículo de investigación que quizás sea una realización de algunas de las sugerencias de la revisión de Neves et al. Usan la luz para reactivar un recuerdo de miedo. Esto sugiere que la activación de la red del hipocampo que estuvo activa durante la formación de la memoria es suficiente para provocar la memoria.


Me gustaría señalar algunas formas en las que su comprensión es incorrecta. Las "redes neuronales" suelen ser un término informático, pero muy, muy vagamente, se basan en redes neuronales reales. La idea de capas en una red neuronal es más o menos una invención de la informática, realmente no refleja la realidad. Además, las neuronas no son interruptores binarios. No se trata tanto de activar / desactivar, sino de un código de frecuencia temporal de potenciales de acción. El cerebro real es una especie de estocástico, y realmente no funciona en el nivel del potencial de acción único.

La adaptación del término "redes neuronales" por parte de esos astutos científicos informáticos es lamentable. Su trabajo prácticamente no está relacionado con las redes neuronales reales.


Puedo hacer una analogía aproximada en términos de almacenamiento de medios digitales.

Nuestros recuerdos existen como una relación entre nuestras percepciones y nuestras sensaciones. Las computadoras almacenan información fácilmente. Sin embargo, los humanos almacenan recuerdos de forma perceptiva. Esto significa que quiénes somos y cómo recordamos un evento cambia permanentemente nuestro recuerdo.

Si observa la progresión de los códecs de video con pérdida a medida que la resolución ha aumentado, verá que los algoritmos han cambiado. Cada generación se ha acostumbrado a ver ciertos tipos de artefactos de video: desde películas hasta estática analógica, vhs y h.264. Piense en los algoritmos como modos individuales de percepción.

Contamos con circuitos basales ancestrales que permiten que las áreas de la corteza visual y frontal colaboren en la formación de recuerdos. No es un proceso objetivo. Todos tenemos nuestros propios algoritmos.


Los recuerdos no se almacenan en una sola parte del cerebro. Están ampliamente distribuidos por la corteza y las neuronas. Los recuerdos a largo plazo se almacenan en todo el cerebro como grupos de neuronas, el cerebro almacena los recuerdos de tres maneras: recuerdos a corto plazo, memoria sensorial y memoria a largo plazo, la célula del cerebro humano puede contener 5 veces más información que la Enciclopedia Británica.


Datos sobre el poder y la capacidad de la memoria del cerebro humano

La estructura viva más compleja del universo es la del cerebro humano. El poder de almacenamiento y procesamiento de la memoria del cerebro humano varía en los humanos debido a varios factores internos y externos. Actuando como la parte central del sistema nervioso central, este órgano maestro es responsable de la recolección y procesamiento de varios tipos de datos sensoriales y de otro tipo. También sirve como fuente de intelecto y un lugar para el almacenamiento de información de audio, visual y de otro tipo.

Sorprendentemente, el cerebro tiene espacio más que suficiente para almacenar una cantidad inconmensurable de información. Todos los días, entras en contacto con varios objetos y obtienes información a través de las herramientas del tacto, la vista, el oído, el olfato y el gusto. Todo esto se almacena a diario, y la mayoría va más allá del almacenamiento temporal y se convierte en parte de la memoria permanente del cerebro humano.


Cómo nuestros cerebros crean recuerdos

Sentado en un café en la acera # 233 en Montreal en una mañana soleada, Karim Nader recuerda el día ocho años antes cuando dos aviones chocaron contra las torres gemelas del World Trade Center. Enciende un cigarrillo y agita las manos en el aire para dibujar la escena.

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En el momento del ataque, Nader era investigador postdoctoral en la Universidad de Nueva York. Encendió la radio mientras se preparaba para ir a trabajar y escuchó las bromas de los disc jockeys matutinos entrar en pánico mientras relataban los eventos que se desarrollaban en el Bajo Manhattan. Nader corrió al techo de su edificio de apartamentos, desde donde tenía una vista de las torres a menos de dos millas de distancia. Se quedó allí, aturdido, mientras ardían y caían, pensando para sí mismo, & # 8220 De ninguna manera, hombre. Esta es la película incorrecta. & # 8221

En los días siguientes, recuerda Nader, pasó por estaciones de metro donde las paredes estaban cubiertas de notas y fotografías dejadas por personas que buscaban desesperadamente a sus seres queridos desaparecidos. & # 8220Fue como caminar río arriba en un río de dolor, & # 8221, dice.

Como millones de personas, Nader tiene recuerdos vívidos y emocionales de los ataques del 11 de septiembre de 2001 y sus secuelas. Pero como experto en memoria y, en particular, en la maleabilidad de la memoria, sabe que no debe confiar plenamente en sus recuerdos.

La mayoría de las personas tienen los llamados recuerdos de flash de dónde estaban y qué estaban haciendo cuando sucedió algo trascendental: el asesinato del presidente John F. Kennedy, digamos, o la explosión del transbordador espacial Challenger. (Desafortunadamente, las noticias asombrosamente terribles parecen surgir de la nada con más frecuencia que las asombrosamente buenas noticias). Pero por muy claros y detallados que parezcan estos recuerdos, los psicólogos descubren que son sorprendentemente inexactos.

Nader, ahora neurocientífico de la Universidad McGill en Montreal, dice que su recuerdo del ataque al World Trade Center le ha jugado algunas malas pasadas. Recordó haber visto imágenes de televisión el 11 de septiembre del primer avión que chocó contra la torre norte del World Trade Center. Pero se sorprendió al saber que tales imágenes se transmitieron por primera vez al día siguiente. Aparentemente, no estaba solo: un estudio de 2003 de 569 estudiantes universitarios encontró que el 73 por ciento compartía esta percepción errónea.

Nader cree que puede tener una explicación para tales peculiaridades de la memoria. Sus ideas no son convencionales dentro de la neurociencia y han hecho que los investigadores reconsideren algunas de sus suposiciones más básicas sobre cómo funciona la memoria. En resumen, Nader cree que el mismo acto de recordar puede cambiar nuestros recuerdos.

Gran parte de su investigación se centra en ratas, pero dice que los mismos principios básicos se aplican también a la memoria humana. De hecho, dice, puede ser imposible para los humanos o cualquier otro animal traer un recuerdo a la mente sin alterarlo de alguna manera. Nader cree que es probable que algunos tipos de memoria, como una memoria flash, sean más susceptibles a cambios que otros. Los recuerdos que rodean un evento importante como el 11 de septiembre pueden ser especialmente susceptibles, dice, porque tendemos a reproducirlos una y otra vez en nuestras mentes y en conversaciones con otros, y cada repetición tiene el potencial de alterarlos.

Para aquellos de nosotros que apreciamos nuestros recuerdos y nos gusta pensar que son un registro preciso de nuestra historia, la idea de que la memoria es fundamentalmente maleable es más que un poco perturbadora. & # 8200 No todos los investigadores creen que Nader haya demostrado que el proceso de recordar en sí mismo puede alterar los recuerdos. Pero si tiene razón, puede que no sea del todo malo. Incluso podría ser posible hacer un buen uso del fenómeno para reducir el sufrimiento de las personas con trastorno de estrés postraumático, que están plagadas de recuerdos recurrentes de eventos que desearían poder dejar atrás.

Nader nació en El Cairo, Egipto. Su familia cristiana copta enfrentó la persecución a manos de los nacionalistas árabes y huyó a Canadá en 1970, cuando tenía 4 años. Muchos parientes también hicieron el viaje, tantos que la novia de Nader se burla de él por la & # 8220 banda sonora de mil besos & # 8221 en las grandes reuniones familiares mientras la gente le brinda los saludos habituales.

Asistió a la universidad y a la escuela de posgrado en la Universidad de Toronto, y en 1996 se unió al laboratorio de la Universidad de Nueva York de Joseph LeDoux, un neurocientífico distinguido que estudia cómo las emociones influyen en la memoria. & # 8220Una de las cosas que realmente me sedujeron de la ciencia es que & # 8217 es un sistema que puedes usar para probar tus propias ideas sobre cómo funcionan las cosas & # 8221, dice Nader. Incluso las ideas más apreciadas en un campo determinado están abiertas a cuestionamientos.

Los científicos saben desde hace mucho tiempo que grabar un recuerdo requiere ajustar las conexiones entre las neuronas. Cada memoria modifica un pequeño subconjunto de neuronas en el cerebro (el cerebro humano tiene 100 mil millones de neuronas en total), cambiando la forma en que se comunican. Las neuronas se envían mensajes entre sí a través de espacios estrechos llamados sinapsis. Una sinapsis es como un puerto bullicioso, con maquinaria para enviar y recibir carga y neurotransmisores, sustancias químicas especializadas que transmiten señales entre las neuronas. Toda la maquinaria de envío está construida a partir de proteínas, los componentes básicos de las células.

Uno de los científicos que más ha hecho para iluminar la forma en que funciona la memoria a escala microscópica es Eric Kandel, neurocientífico de la Universidad de Columbia en la ciudad de Nueva York. En cinco décadas de investigación, Kandel ha demostrado cómo los recuerdos a corto plazo, los que duran unos minutos, involucran cambios químicos relativamente rápidos y simples en la sinapsis que la hacen funcionar de manera más eficiente. Kandel, que ganó una parte del Premio Nobel de Fisiología o Medicina en 2000, descubrió que para construir una memoria que dure horas, días o años, las neuronas deben fabricar nuevas proteínas y expandir los muelles, por así decirlo, para hacer que el neurotransmisor se transmita. ejecutar de manera más eficiente. Los recuerdos a largo plazo deben estar literalmente integrados en las sinapsis del cerebro. Kandel y otros neurocientíficos generalmente han asumido que una vez que se construye una memoria, es estable y no se puede deshacer fácilmente. O, como dicen, la memoria está & # 8220 consolidada & # 8221.

Según este punto de vista, el sistema de memoria del cerebro funciona como un bolígrafo y un cuaderno. Durante un breve período de tiempo antes de que se seque la tinta, es posible manchar lo que está escrito. Pero una vez consolidada la memoria, cambia muy poco. Claro, los recuerdos pueden desvanecerse con los años como una carta vieja (o incluso arder si la enfermedad de Alzheimer ataca), pero en circunstancias normales, el contenido del recuerdo permanece igual, sin importar cuántas veces se elimine. y leer. Nader desafiaría esta idea.

En lo que resultó ser un momento decisivo en el comienzo de su carrera, Nader asistió a una conferencia que Kandel dio en la Universidad de Nueva York sobre cómo se registran los recuerdos. Nader llegó a preguntarse qué sucede cuando se recuerda un recuerdo. El trabajo con roedores que se remonta a la década de 1960 no concuerda con la teoría de la consolidación. Los investigadores habían descubierto que una memoria podría debilitarse si le daban a un animal una descarga eléctrica o un medicamento que interfiera con un neurotransmisor en particular justo después de que incitaran al animal a recordar la memoria. Esto sugirió que los recuerdos eran vulnerables a la interrupción incluso después de que se habían consolidado.

Pensándolo de otra manera, el trabajo sugirió que archivar una memoria antigua para almacenarla a largo plazo después de haberla recuperado era sorprendentemente similar a crearla la primera vez. Tanto construir una nueva memoria como guardar una antigua supuestamente implicaron la construcción de proteínas en la sinapsis. Los investigadores habían llamado a ese proceso & # 8220reconsolidación & # 8221. Pero otros, incluidos algunos destacados expertos en memoria, tenían problemas para replicar esos hallazgos en sus propios laboratorios, por lo que la idea no fue perseguida.

Nader decidió revisar el concepto con un experimento. En el invierno de & # 82001999, enseñó a cuatro ratas que un pitido agudo precedía a una descarga eléctrica leve. Eso fue fácil & # 8212 los roedores aprenden estos emparejamientos después de estar expuestos a ellos solo una vez. Luego, la rata se congela en su lugar cuando escucha el tono. Luego, Nader esperó 24 horas, tocó el tono para reactivar la memoria e inyectó en el cerebro de la rata un fármaco que evita que las neuronas produzcan nuevas proteínas.

Si los recuerdos se consolidan solo una vez, cuando se crean por primera vez, razonó, la droga no tendría ningún efecto en la memoria del tono de la rata o en la forma en que respondería al tono en el futuro. Pero si los recuerdos tienen que ser reconstruidos al menos parcialmente cada vez que se recuerdan & # 8212 hasta la síntesis de proteínas neuronales frescas & # 8212, las ratas a las que se les administra la droga podrían responder más tarde como si nunca hubieran aprendido a temer el tono y lo ignorarían. Si es así, el estudio contradeciría la concepción estándar de la memoria. Admite que fue una posibilidad remota.

& # 8220Don & # 8217t perder el tiempo, esto nunca funcionará, & # 8221 LeDoux le dijo.

Cuando Nader probó más tarde a las ratas, no se congelaron después de escuchar el tono: fue como si se hubieran olvidado por completo. Nader, que luce un poco diabólico con su pendiente y sus patillas puntiagudas, todavía se marea al hablar del experimento. Con los ojos muy abiertos por la emoción, golpea la mesa del café. & # 8220 Esto es una locura, ¿verdad? Entré en la oficina de Joe & # 8217s y dije: & # 8216 Lo sé & # 8217s solo cuatro animales, ¡pero esto es muy alentador! & # 8217 & # 8221

Después de los hallazgos iniciales de Nader, algunos neurocientíficos despreciaron su trabajo en artículos de revistas y le dieron la espalda en las reuniones científicas. Pero los datos tocaron una fibra más armoniosa con algunos psicólogos. Después de todo, sus experimentos habían sugerido durante mucho tiempo que la memoria se puede distorsionar fácilmente sin que la gente se dé cuenta.

En un estudio clásico de 1978 dirigido por Elizabeth Loftus, psicóloga de la Universidad de Washington, los investigadores mostraron a estudiantes universitarios una serie de fotografías en color que representaban un accidente en el que un automóvil Datsun rojo atropella a un peatón en un paso de peatones. Los estudiantes respondieron varias preguntas, algunas de las cuales fueron intencionalmente engañosas. Por ejemplo, a pesar de que las fotografías mostraban al Datsun en una señal de alto, los investigadores preguntaron a algunos de los estudiantes: & # 8220 ¿Pasó otro automóvil al Datsun rojo mientras estaba detenido en la señal de ceder el paso? & # 8221

Más tarde, los investigadores preguntaron a todos los estudiantes qué habían visto: ¿una señal de alto o una señal de ceder el paso? Los estudiantes a los que se les había hecho una pregunta engañosa eran más propensos a dar una respuesta incorrecta que los otros estudiantes.

Para Nader y sus colegas, el experimento apoya la idea de que una memoria se reforma en el proceso de recuperarla. & # 8220 Desde nuestra perspectiva, esto se parece mucho a la reconsolidación de la memoria & # 8221, dice Oliver Hardt, investigador postdoctoral en el laboratorio de Nader & # 8217.

Hardt y Nader dicen que algo similar podría suceder con las memorias flash. Las personas tienden a tener recuerdos precisos de los hechos básicos de un evento trascendental & # 8212 por ejemplo, que un total de cuatro aviones fueron secuestrados en los ataques del 11 de septiembre & # 8212, pero a menudo recuerdan mal detalles personales como dónde estaban y qué estaban haciendo en ese momento. . Hardt dice que esto podría deberse a que se trata de dos tipos diferentes de recuerdos que se reactivan en diferentes situaciones. La televisión y otros medios de comunicación refuerzan los hechos centrales. Pero recordar la experiencia a otras personas puede permitir que se filtren distorsiones. & # 8220 Cuando la vuelves a contar, la memoria se vuelve plástica y lo que sea que esté presente a tu alrededor en el entorno puede interferir con el contenido original de la memoria, & # 8221 Hardt dice . En los días posteriores al 11 de septiembre, por ejemplo, la gente probablemente repitió repetidamente sus propias historias personales & # 8212 & # 8220 ¿dónde estaba usted cuando escuchó la noticia? & # 8221 & # 8212 en conversaciones con amigos y familiares, tal vez permitiendo detalles de otras personas & # 8217s historias para mezclar con los suyos.

Desde el experimento original de Nader, docenas de estudios con ratas, gusanos, polluelos, abejas y estudiantes universitarios han sugerido que incluso los recuerdos de larga data pueden verse alterados cuando se recuerdan. El objetivo de Nader es vincular la investigación con animales y las pistas que proporciona sobre la bulliciosa maquinaria molecular de la sinapsis con la experiencia humana cotidiana de recordar.

Algunos expertos creen que se está adelantando, especialmente cuando establece conexiones entre la memoria humana y estos hallazgos en ratas y otros animales. & # 8220 Lo exagera un poco, & # 8221 dice Kandel.

Daniel Schacter, psicólogo de la Universidad de Harvard que estudia la memoria, está de acuerdo con Nader en que pueden ocurrir distorsiones cuando las personas reactivan los recuerdos. La cuestión es si la reconsolidación, que él cree que Nader ha demostrado de forma convincente en experimentos con ratas, es la razón de las distorsiones. & # 8220La evidencia directa & # 8217t todavía no está allí para demostrar que las dos cosas están relacionadas & # 8221, dice Schacter. & # 8220Es & # 8217 una posibilidad intrigante que la gente ahora tendrá que seguir. & # 8221

Se está llevando a cabo una prueba del mundo real de la teoría de la reconsolidación de la memoria de Nader a unas millas de su oficina de Montreal, en el Instituto Universitario de Salud Mental Douglas. Alain Brunet, psicólogo, está llevando a cabo un ensayo clínico en el que participan personas con trastorno de estrés postraumático (TEPT). La esperanza es que los cuidadores puedan debilitar los recuerdos traumáticos que persiguen a los pacientes durante el día e invaden sus sueños por la noche.

Brunet sabe lo poderosos que pueden ser los recuerdos traumáticos. En 1989, cuando estaba estudiando una maestría en psicología en la Universidad de Montreal, un hombre armado con un rifle semiautomático entró en un aula de ingeniería en el campus, separó a los hombres de las mujeres y disparó a las mujeres. El pistolero continuó la masacre en otras aulas y pasillos de la universidad & # 8217s & # 201cole Polytechnique, disparando a 27 personas y matando a 14 mujeres antes de suicidarse. Fue el peor tiroteo masivo de Canadá.

Brunet, que estaba al otro lado del campus ese día, dice, & # 8220 esta fue una experiencia muy poderosa para mí. & # 8221 Dice que se sorprendió al descubrir lo poco que se sabía en ese momento sobre el impacto psicológico de tales eventos. y cómo ayudar a las personas que los han vivido. Decidió estudiar el estrés traumático y cómo tratarlo.

Incluso ahora, dice Brunet, los medicamentos y la psicoterapia que se usan convencionalmente para tratar el TEPT no brindan un alivio duradero a muchos pacientes. & # 8220Todavía & # 8217 hay mucho espacio para el descubrimiento de mejores tratamientos & # 8221, dice.

En el primer estudio de Brunet & # 8217, los pacientes con PTSD & # 8200 tomaron un medicamento destinado a interferir con la reconsolidación de recuerdos aterradores. El medicamento, el propranolol, se ha utilizado durante mucho tiempo para tratar la presión arterial alta y algunos artistas lo toman para combatir el pánico escénico. El fármaco inhibe un neurotransmisor llamado norepinefrina. Un posible efecto secundario de la droga es la pérdida de memoria. (En un estudio similar al experimento original de Nader con ratas, los investigadores del laboratorio de LeDoux han descubierto que la droga puede debilitar los recuerdos temerosos de un tono agudo).

Los pacientes del estudio Brunet & # 8217s, publicado en 2008, habían experimentado cada uno un evento traumático, como un accidente automovilístico, agresión o abuso sexual, aproximadamente una década antes. Comenzaron una sesión de terapia sentados solos en una habitación anodina con un sillón gastado y un televisor. Nueve pacientes tomaron una pastilla de propranolol y leyeron o vieron televisión durante una hora mientras el fármaco hacía efecto. Diez recibieron una pastilla de placebo.

Brunet entró en la habitación e hizo una pequeña charla antes de decirle al paciente que tenía una solicitud: quería que el paciente leyera un guión, basado en entrevistas anteriores con la persona, describiendo su experiencia traumática. Los pacientes, todos voluntarios, sabían que la lectura sería parte del experimento. & # 8220Algunos están bien, otros empiezan a llorar, otros necesitan tomarse un descanso & # 8221 Brunet.

Una semana después, los pacientes con TEPT escucharon el guión, esta vez sin tomar el medicamento ni un placebo. En comparación con los pacientes que habían tomado un placebo, los que habían tomado propranolol una semana antes ahora estaban más tranquilos, tenían un aumento más pequeño en su frecuencia cardíaca y transpiraban menos.

Brunet acaba de completar un estudio más amplio con casi 70 pacientes con TEPT. Aquellos que tomaron propranolol una vez a la semana durante seis semanas mientras leían el guión de su evento traumático mostraron una reducción promedio del 50 por ciento en los síntomas estándar de TEPT. Tenían menos pesadillas y flashbacks en su vida diaria mucho después de que los efectos de la droga habían desaparecido. El tratamiento no borró el recuerdo de los pacientes de lo que les había sucedido, sino que parece haber cambiado la calidad de ese recuerdo. & # 8220Semana tras semana el tono emocional del recuerdo parece más débil, & # 8221 Brunet. & # 8220 Empiezan a preocuparse menos por ese recuerdo. & # 8221

Nader dice que los recuerdos traumáticos de los pacientes con PTSD pueden almacenarse en el cerebro de la misma manera que un recuerdo de un tono que predice un choque se almacena en el cerebro de una rata. En ambos casos, recordar la memoria la abre a la manipulación. Nader dice que está animado por el trabajo realizado hasta ahora con pacientes con PTSD. & # 8220Si & # 8217s tiene alguna posibilidad de ayudar a la gente, tenemos que intentarlo & # 8221, dice.

Entre las muchas preguntas que Nader se está planteando ahora está si todos los recuerdos se vuelven vulnerables cuando se recuerdan, o solo ciertos recuerdos en determinadas circunstancias.

Por supuesto, existe una pregunta aún mayor: ¿por qué los recuerdos son tan poco fiables? Después de todo, si estuvieran menos sujetos a cambios, no sufriríamos la vergüenza de recordar mal los detalles de una conversación importante o una primera cita.

Por otra parte, la edición podría ser otra forma de aprender de la experiencia. Si los buenos recuerdos de un amor temprano no estuvieran atenuados por el conocimiento de una ruptura desastrosa, o si los recuerdos de tiempos difíciles no fueran compensados ​​por el conocimiento de que las cosas salieron bien al final, es posible que no cosechemos los beneficios de estos tan duramente ganados. lecciones de vida. Quizás sea mejor si podemos reescribir nuestros recuerdos cada vez que los recordamos. Nader sugiere que la reconsolidación puede ser el mecanismo del cerebro para refundir viejos recuerdos a la luz de todo lo que ha sucedido desde entonces. En otras palabras, podría ser lo que nos impide vivir en el pasado.

Greg Miller escribe sobre biología, comportamiento y neurociencia para Ciencias revista. Vive en San Francisco. Gilles Mingasson es un fotógrafo radicado en Los Ángeles.


EL HIPOCAMPUS

Otro grupo de investigadores también experimentó con ratas para aprender cómo funciona el hipocampo en el procesamiento de la memoria ([enlace]). Crearon lesiones en el hipocampo de las ratas y encontraron que las ratas demostraban deterioro de la memoria en varias tareas, como el reconocimiento de objetos y la carrera por laberintos. Concluyeron que el hipocampo está involucrado en la memoria, específicamente en la memoria de reconocimiento normal, así como en la memoria espacial (cuando las tareas de memoria son como pruebas de memoria) (Clark, Zola y Squire, 2000). Otro trabajo del hipocampo es proyectar información a las regiones corticales que dan significado a los recuerdos y los conectan con otros recuerdos conectados. También juega un papel en la consolidación de la memoria: el proceso de transferir nuevos aprendizajes a la memoria a largo plazo.

El daño a esta área nos deja incapaces de procesar nuevos recuerdos declarativos. A un paciente famoso, conocido solo durante años como HM, se le extirparon los lóbulos temporales izquierdo y derecho (hipocampo) en un intento de ayudar a controlar las convulsiones que había estado sufriendo durante años (Corkin, Amaral, González, Johnson, & amp Hyman, 1997). Como resultado, su memoria declarativa se vio significativamente afectada y no pudo formar nuevos conocimientos semánticos. Perdió la capacidad de formar nuevos recuerdos, pero aún podía recordar información y eventos que habían ocurrido antes de la cirugía.


Para ver más de cerca cómo funciona la memoria, vea este video sobre las peculiaridades de la memoria y lea más en este artículo sobre el paciente HM.


¿Cómo y dónde se almacenan los recuerdos?

A lo largo de la historia, hemos aprendido mucho sobre el cerebro de personas con lesiones cerebrales o cerebros operados en diferentes partes. Haber lesionado o extirpado una parte del cerebro puede afectar diferentes partes de su memoria o su personalidad.

Un ejemplo conocido es el del “Paciente HM”: Henry Molaison, quien se sometió a una cirugía cerebral en 1953, donde se extirpó parte de su cerebro que causó ataques epilépticos. Desafortunadamente, esa parte del cerebro que se extrajo, que era parte del hipocampo y la amígdala, también juega un papel importante en el almacenamiento de recuerdos a largo plazo. Después de la operación, Henry no pudo almacenar ningún recuerdo nuevo a largo plazo, aunque todavía tenía los recuerdos almacenados antes de la operación.

Volvamos al cerebro y veamos lo que sabemos sobre cómo se almacenan los recuerdos durante el proceso anterior en el cerebro.

Si cortamos el cerebro por la mitad y lo miramos desde adentro, se revelan otras partes importantes, que se muestran en la imagen de abajo.

Hipocampo se coloca dentro del lóbulo temporal y es muy importante para nuestras funciones de memoria. Procesa toda la información y elige qué recuerdos deben almacenarse a largo plazo.

Amígdala, que se encuentra cerca de nuestro hipocampo, es importante para el procesamiento de la memoria y responsable de las respuestas emocionales, como el miedo, la ansiedad y la agresión. También afecta nuestra toma de decisiones basada en esas emociones ("luchar o huir" es una amígdala).

La forma en que se mapea físicamente el cerebro también afecta la forma en que se recuerdan las cosas. Amygdala being so close to the hippocampus is the reason why we remember strong emotional events more clearly and longer.


Implicit memory

There are two areas of the brain involved in implicit memory: the basal ganglia and the cerebellum.

Ganglios basales

The basal ganglia are structures lying deep within the brain and are involved in a wide range of processes such as emotion, reward processing, habit formation, movement and learning. They are particularly involved in co-ordinating sequences of motor activity, as would be needed when playing a musical instrument, dancing or playing basketball. The basal ganglia are the regions most affected by Parkinson’s disease. This is evident in the impaired movements of Parkinson’s patients.

Cerebelo

The cerebellum, a separate structure located at the rear base of the brain, is most important in fine motor control, the type that allows us to use chopsticks or press that piano key a fraction more softly. A well-studied example of cerebellar motor learning is the vestibulo-ocular reflex, which lets us maintain our gaze on a location as we rotate our heads.


Memory encompasses everything from thoughts of childhood friends to a mental list of what we need to pick up at the grocery store. It is essential for our sense of self, and allows us to learn from our previous experiences. In general, a memory is a piece of information stored in your brain, but the quality of this information and the length of storage time vary greatly. How memories are formed, and what causes us to forget, have long been topics of great interest in the field of neuroscience.

The brain is the most complex human organ. It is made up of millions of cells called neurons that are interconnected in a vast network. Cells in certain regions of the brain perform specialized functions. For instance, one particular area of the brain is important for vision and another for movement. Functions of many brain areas have been worked out through extensive study of people who have suffered brain damage in addition to studies with model organisms, such as mice.

It is believed that long-term memories are stored in different areas across the brain, depending on the contents of the information. A single memory can even be partitioned to multiple brain regions. For example, the visual trace of a memory is stored in the area of the brain involved in sight perception. If part of this visualization region is damaged, our memories of what we see may be affected as well. For example, if the color processing part of the brain is damaged, a person recalls previous experiences in black and white [1]. This is a logical way to store information, as it allows the brain to gain quick access to past information when it needs to be integrated with incoming sensory perceptions. Navigation is a clear example of this. Certain visual cues in the environment (e.g. a blue post box, an old gnarled tree) may trigger a memory of past times you have travelled the same route, helping you decide where to make the next turn.

Decoding how the brain stores memories is a tricky business. When neurons are activated, their electrical charge changes briefly. If strong enough, this change in electrical charge can trigger the neuron to release chemicals that signal to connected neurons. Information can be encoded in this network of neurons in multiple ways. The particular signal received by the brain depends on which neuron is activated, when it is activated, the duration of its activation, and how often it is activated. While imaging techniques such as magnetic resonance imaging (MRI) have allowed us to look into a working brain while people perform particular tasks, the resolution is low. It has helped us determine which brain regions are important for a given task, but it does not tell us the specific neuronal activity pattern needed to store information in the associated region of the brain.

A recent paper in the journal Nature sheds light on how neurons encode a memory, and how the brain uses this information to make decisions [2,3]. The researchers in this study, led by Dr. David Tank, aimed to better understand brain function by developing new and exciting techniques that now allow imaging of individual brain cells in live mice as they perform behavioral tasks.

To achieve this, they inserted new genes into mice, causing the mice to produce proteins that enabled the researchers to directly visualize neuronal activity. When a neuron is activated, pores on the surface of the neuron open up and allow electrically charged calcium to flow into the cell. This calcium influx triggers the release of chemicals from the cell, which in turn allows the neuron to communicate with its neighbors. To track the location, timing, and duration of the activation of individual cells, scientists inserted a special gene into the mice that encodes a protein that causes cells to light up in the presence of calcium.

However, in order to clearly image brain cells, the mouse’s head must be still. This is a problem if you want to look at neuronal activity while the mouse is running around. Cleverly, Dr. Tank sidestepped this issue by developing a virtual reality system that allows the mice to run through a maze while their heads are held in place. The mice are trained to run on a suspended ball, the rotation of which controls the scene presented on a screen in front of them. The mouse is thus able to navigate through the virtual environment, and can be taught to run through a maze in order to gain a reward, all while researchers look at which cells are being activated during this task [4].

Tank’s team devised a maze that tests both a mouse’s memory as well as its ability to use its memories to make decisions. In the maze, mice run through a straight corridor that contains visual cues. Different cues alert the mice to turn either left or right at an upcoming fork for a reward. The mice then pass through a ‘delay’ period, a straight corridor that lacks any visual information. After this corridor, mice must remember the previous cues in order to make the correct navigation choice that will lead to a reward.

Tank and his colleagues found that as mice ran through this maze, a certain sequence of neuronal activity was triggered and differed depending on whether the cues signaled a left or right decision. Each individual neuron involved in these sequences was only active for a short period of time, but their combined activity formed a specific and distinct temporal sequence that began after receiving either a left-turn signal or a right turn one. This activity pattern was similar between trials near the beginning of the task, but as the mouse ran, the “right” and “left” firing sequence became increasingly distinct, until the signals were easily distinguishable by the time the mouse decided to turn. Visual cues encountered during the first part of the task trigger a specific pattern of neuronal activation, allowing the mouse to choose the correct path later. Interestingly, when the mouse made a wrong turn, the neuronal pattern began correctly, but at some point during the trial switched to the neuronal pattern of the opposite turn. Researchers could actually see the mouse change its mind as the neuronal firing pattern shifted. This shift was most likely to occur during the delay period, but could occur at any time during the task, even when the mouse was still running through the visual cue area. While specific neurons preferred either left or right, these neurons were intermingled together within the same area of the brain, indicating that although large regions may be responsible for certain types of tasks, within those regions the specific neurons required for different memories are mixed together.

This paper provides new insight into previous findings from studies on human memory. For example, researchers have found that when people are having difficulty remembering a specific word, their memory may be triggered by a word that shares common features (e.g., someone might recall the word “fluorescence” after someone else mentions the word “floor”). While no one knows whether words are stored in a similar manner as navigational memories, you can imagine that the ‘floor’ sound might trigger a neuronal activity sequence shared by the word fluorescence [5]. This may also help explain age related dementia and confusion – if the connections between neurons are not as strong, it may lead to more frequent switching between activity sequences. While Tank’s research provides us valuable insight into how the brain processes and stores information, more research is necessary to determine how this occurs with different tasks and in disease states.

Rebecca Reh is a Ph.D. candidate in the Program in Neuroscience at Harvard Medical School.

Additional Resource

Referencias

[1] Squire, Larry and Wixted, John. The Cognitive Neuroscience of Memory since H.M. Annual Review of Neuroscience, v. 34: 259-288 (July 2011).

[2] Harvey, Christopher et al. Choice-specific sequences in parietal cortex during a virtual-navigation decision task. Nature, v. 484: 62-68 (5 April 2012).


Never Forget

God doesn’t want His people to forget Him or what He has done for them. It is interesting to me as a neuroscientist to see the importance that God placed on using ritual ceremonies to help us recall His grace. After He saved the first-born children during the first Passover, the Israelites were told to repeat this ceremony every year to reinforce the memory of God ’s grace.

At the Lord’s Supper, Jesus established a new ceremony: “ Do this in remembrance of me. ” Every time we partake at church, we remember His shed blood and the first observance in the upper room in Jerusalem. This God -ordained ceremony reinforces our memory of God ’s wondrous grace.

These religious practices involve both declarative and procedural memories. Since more senses are involved, the brain is more engaged and more likely to maintain the memory of Christ’s wondrous grace. God , who made our brains, knew what He was doing when He implemented these ceremonies!

Throughout our lives, He wants us to focus our minds and affections on “things above,” filling our minds with good things ( Colossians 3:2 Philippians 4:8 ). God designed the brain’s synapses to help us by literally reinforcing our memories when we meditate on truly important things. Just think about that the next time you can’t find your car!


Left and right brain hemispheres found to store memories differently in ants

A pair of researchers at the University of Sussex in the U.K. has found that like many other creatures, ants store memories differently in their two brain hemispheres. In their paper published in the journal Proceedings of the Royal Society B, Ana Sofia David Fernandes and Jeremy Niven describe Pavlovian-type experiments they conducted with ants and what they learned from them.

Prior research has shown that the human brain stores different kinds of memories in its two hemispheres—the left hemisphere retains verbal information, for example, while the right hemisphere tends store visual memories. Other research has shown that the brains of other animals also store memories differently in their hemispheres. Researchers in the field have called such differences lateralization. In this new effort, the researchers wondered if the same might be true for wood ants.

To learn more about how ant brains store memories, the researchers carried out an experiment that involved allowing ant specimens to touch and eat a droplet of sugar as they were shown a cue. Ants use their antennae to touch or smell an object to figure out if it is food. Thus, to train an ant to expect a treat, the researchers allowed them to touch a sugar droplet with their left antenna, their right antenna, both of them, or neither of them—all while being shown a blue object. The goal was to get the ants to respond to the sight of the blue object the way dogs did in Pavlov's experiments. Once the ants were trained, the researchers time-tested them on how they responded to seeing the object—at 10 minutes, an hour and then a day later.

The researchers found that when an ant was trained using just its right antenna, it demonstrated a strong response at 10 minutes, a weaker response after that, and no response for longer times. In sharp contrast, those ants that were trained using the left antenna showed no response at 10 minutes, or even after an hour. But the next day they had a strong response. The researchers suggest this is solid evidence for short-term memory being stored in the right hemisphere and long-term memory in the left hemisphere.


Researchers use brain scans to read people's memories

Scientists have used brain scans to read people's memories and work out where they were as they wandered around a virtual building.

The landmark study by British researchers demonstrates that powerful imaging technology is increasingly able to extract our innermost thoughts.

The feat prompted the team to call for an ethical debate on how brain imaging may be used in the future, and what safeguards can be put in place to protect people's privacy.

The study was part of an investigation aimed at learning how memories are created, stored and recalled in a part of the brain called the hippocampus.

By understanding the processes at work in the brain, scientists at the Wellcome Trust Centre for Neuroimaging at University College London hope to get a better grasp of how Alzheimer's disease and strokes can destroy our memories and find ways to rehabilitate patients.

In the study, volunteers donned a virtual reality headset and were asked to make their way between four locations in a virtual building. Throughout the task, their brain activity was monitored using a technique called functional magnetic resonance imaging (fMRI).

Eleanor Maguire and Demis Hassabis then used a computer program to look for patterns in the volunteers' brain activity as they stood on virtual rugs in the four different locations. They found that particular collections of brain cells encoded the person's location in the virtual world, and they were able to use this to predict where each volunteer was standing.

"Remarkably, using this technology, we found we could accurately predict the position of an individual within this virtual environment, solely from the pattern of activity in their hippocampus," said Maguire.

"We could predict what memories a person was recalling, in this case the memory for their location in space," she added.

The study overturns neuroscientists' assumption that memories of our surroundings are encoded in the brain in an unpredictable way. The latest research suggests that this is not the case, and that the information is stored in our neurons in a very structured way that can be picked up by scanners.

The scientists could not tell where somebody was from a single brain scan. Instead, they had to perform several scans of volunteers in each location. Only afterwards were they able to find differences in brain activity that betrayed the person's location.

"We can rest easy in terms of issues surrounding mind reading. This requires the person to be cooperative, and to train the algorithms we use many instances of a particular memory," said Maguire. "It's not that we can put someone in a brain scanner and suddenly read their thoughts. It's quite an invovled process that's at a very early stage."

Though preliminary, the research raises questions about what may be possible with brain scanners in the future. Future advances in technology may make it possible to tell whether a person has ever been in a particular place, which could have enormous implications for the judicial system. Information from brain scans has already been used in court in India to help judge whether defendants are telling the truth or not.

Demis Hassabis, who co-authored the study in the journal Current Biology, said: "The current techniques are a long way away from being able to do those kinds of things, though in the future maybe that will become more possible. Maybe we're about 10 years away from doing that."

"It might be useful to start having those kinds of ethical discussions in the near future in preparation of that," he added.

Previous work in rats identified the hippocampus as a region of the brain that stores spatial memories. But experiments that measured the activity of handfuls of neurons in the animals' brains suggested there was no predictable pattern in how those memories were stored.

The discovery that spatial memories are encoded in a predictable way in our brains will give scientists confidence that other memories might be readable using brain scanners.

In the near term, Maguire said the research will shed light on some of the most debilitating neurodegenerative diseases of old age. "By using techniques like this we're learning more and more about how memories are laid down. If we can understand the processes involved in how you form and store and recollect memories, we can begin to understand how these pathological processes erode memories, and much further down the line, how we might help patients in a rehabilitation context," she said.

In a previous study, Maguire used brain scans to show that a brain region at the rear of the hippocampus known to be involved in learning directions and locations is enlarged in London taxi drivers.


Memory encompasses everything from thoughts of childhood friends to a mental list of what we need to pick up at the grocery store. It is essential for our sense of self, and allows us to learn from our previous experiences. In general, a memory is a piece of information stored in your brain, but the quality of this information and the length of storage time vary greatly. How memories are formed, and what causes us to forget, have long been topics of great interest in the field of neuroscience.

The brain is the most complex human organ. It is made up of millions of cells called neurons that are interconnected in a vast network. Cells in certain regions of the brain perform specialized functions. For instance, one particular area of the brain is important for vision and another for movement. Functions of many brain areas have been worked out through extensive study of people who have suffered brain damage in addition to studies with model organisms, such as mice.

It is believed that long-term memories are stored in different areas across the brain, depending on the contents of the information. A single memory can even be partitioned to multiple brain regions. For example, the visual trace of a memory is stored in the area of the brain involved in sight perception. If part of this visualization region is damaged, our memories of what we see may be affected as well. For example, if the color processing part of the brain is damaged, a person recalls previous experiences in black and white [1]. This is a logical way to store information, as it allows the brain to gain quick access to past information when it needs to be integrated with incoming sensory perceptions. Navigation is a clear example of this. Certain visual cues in the environment (e.g. a blue post box, an old gnarled tree) may trigger a memory of past times you have travelled the same route, helping you decide where to make the next turn.

Decoding how the brain stores memories is a tricky business. When neurons are activated, their electrical charge changes briefly. If strong enough, this change in electrical charge can trigger the neuron to release chemicals that signal to connected neurons. Information can be encoded in this network of neurons in multiple ways. The particular signal received by the brain depends on which neuron is activated, when it is activated, the duration of its activation, and how often it is activated. While imaging techniques such as magnetic resonance imaging (MRI) have allowed us to look into a working brain while people perform particular tasks, the resolution is low. It has helped us determine which brain regions are important for a given task, but it does not tell us the specific neuronal activity pattern needed to store information in the associated region of the brain.

A recent paper in the journal Nature sheds light on how neurons encode a memory, and how the brain uses this information to make decisions [2,3]. The researchers in this study, led by Dr. David Tank, aimed to better understand brain function by developing new and exciting techniques that now allow imaging of individual brain cells in live mice as they perform behavioral tasks.

To achieve this, they inserted new genes into mice, causing the mice to produce proteins that enabled the researchers to directly visualize neuronal activity. When a neuron is activated, pores on the surface of the neuron open up and allow electrically charged calcium to flow into the cell. This calcium influx triggers the release of chemicals from the cell, which in turn allows the neuron to communicate with its neighbors. To track the location, timing, and duration of the activation of individual cells, scientists inserted a special gene into the mice that encodes a protein that causes cells to light up in the presence of calcium.

However, in order to clearly image brain cells, the mouse’s head must be still. This is a problem if you want to look at neuronal activity while the mouse is running around. Cleverly, Dr. Tank sidestepped this issue by developing a virtual reality system that allows the mice to run through a maze while their heads are held in place. The mice are trained to run on a suspended ball, the rotation of which controls the scene presented on a screen in front of them. The mouse is thus able to navigate through the virtual environment, and can be taught to run through a maze in order to gain a reward, all while researchers look at which cells are being activated during this task [4].

Tank’s team devised a maze that tests both a mouse’s memory as well as its ability to use its memories to make decisions. In the maze, mice run through a straight corridor that contains visual cues. Different cues alert the mice to turn either left or right at an upcoming fork for a reward. The mice then pass through a ‘delay’ period, a straight corridor that lacks any visual information. After this corridor, mice must remember the previous cues in order to make the correct navigation choice that will lead to a reward.

Tank and his colleagues found that as mice ran through this maze, a certain sequence of neuronal activity was triggered and differed depending on whether the cues signaled a left or right decision. Each individual neuron involved in these sequences was only active for a short period of time, but their combined activity formed a specific and distinct temporal sequence that began after receiving either a left-turn signal or a right turn one. This activity pattern was similar between trials near the beginning of the task, but as the mouse ran, the “right” and “left” firing sequence became increasingly distinct, until the signals were easily distinguishable by the time the mouse decided to turn. Visual cues encountered during the first part of the task trigger a specific pattern of neuronal activation, allowing the mouse to choose the correct path later. Interestingly, when the mouse made a wrong turn, the neuronal pattern began correctly, but at some point during the trial switched to the neuronal pattern of the opposite turn. Researchers could actually see the mouse change its mind as the neuronal firing pattern shifted. This shift was most likely to occur during the delay period, but could occur at any time during the task, even when the mouse was still running through the visual cue area. While specific neurons preferred either left or right, these neurons were intermingled together within the same area of the brain, indicating that although large regions may be responsible for certain types of tasks, within those regions the specific neurons required for different memories are mixed together.

This paper provides new insight into previous findings from studies on human memory. For example, researchers have found that when people are having difficulty remembering a specific word, their memory may be triggered by a word that shares common features (e.g., someone might recall the word “fluorescence” after someone else mentions the word “floor”). While no one knows whether words are stored in a similar manner as navigational memories, you can imagine that the ‘floor’ sound might trigger a neuronal activity sequence shared by the word fluorescence [5]. This may also help explain age related dementia and confusion – if the connections between neurons are not as strong, it may lead to more frequent switching between activity sequences. While Tank’s research provides us valuable insight into how the brain processes and stores information, more research is necessary to determine how this occurs with different tasks and in disease states.

Rebecca Reh is a Ph.D. candidate in the Program in Neuroscience at Harvard Medical School.

Additional Resource

Referencias

[1] Squire, Larry and Wixted, John. The Cognitive Neuroscience of Memory since H.M. Annual Review of Neuroscience, v. 34: 259-288 (July 2011).

[2] Harvey, Christopher et al. Choice-specific sequences in parietal cortex during a virtual-navigation decision task. Nature, v. 484: 62-68 (5 April 2012).


Ver el vídeo: La reacción del cerebro ante el trauma (Diciembre 2022).