Las personas organizan los recuerdos en álbumes de fotos, revistas o calendarios, pero ¿cómo ordena primero el cerebro estos eventos? Aunque se ha hecho mucho trabajo sobre cómo el cerebro codifica los recuerdos de los lugares, llevando al descubrimiento de 'células de lugar' en el hipocampo, todavía entendemos relativamente poco sobre cómo representan las neuronas los recuerdos vividos personalmente o episódicos.
Ahora, investigadores del Instituto de Ciencias del Cerebro de RIKEN de Japón han encontrado que el hipocampo puede generalizar, poniendo no sólo lugares sino también eventos en la secuencia al cambiar el código neural en el cerebro de ratas. Estas 'células del acontecimiento' descubiertas por los investigadores pueden ser un puente que vincula la información sobre el mundo con la subsecuente toma de decisiones.
Las neuronas tienen dos maneras principales de poder comunicarse entre sí: cambiando el tiempo o la frecuencia de su activación. En este estudio, Shigeyoshi Fujisawa y sus colegas de RIKEN observaron cómo estos dos parámetros cambiaron mientras que las ratas realizaban una tarea de toma de decisiones basada en ciertas combinaciones de olores y sonidos. El uso de estímulos no espaciales presentados en secuencia fue crucial para demostrar que las células en el hipocampo también representan eventos, no sólo lugares, como se detalla en un artículo publicado en la revista 'Neuron'.
El equipo de investigación registró la actividad combinada de un gran número de neuronas en el área central del hipocampo CA1 mientras las ratas se dedicaban a elegir diferentes combinaciones de sonido-olor para obtener una recompensa de agua. Muchas células mostraron una actividad elevada en respuesta a uno o ambos estímulos --a menudo con una fuerte preferencia por un olor o sonido frente al otro-- y retenían esta activación a través de la fase de 'decisión', indicando que las aportaciones estaban siendo integradas por el cerebro y retenidas en un orden específico para facilitar una elección posterior.
Frecuencia de 'refresco' del hipocampo
Se sabe que el hipocampo tiene una 'frecuencia de refresco' de alrededor de 8 Hz --el ciclo theta-- que guía la frecuencia con la que las neuronas actualizan su actividad, un fenómeno llamado precesión de fase de ciclo theta. Los investigadores estuvieron particularmente interesados en cómo esta organización cíclica de la información se modifica por contribuciones como un evento olfativo seguido de un evento sonoro seguido de una decisión.
Entre las neuronas que respondían a los olores, la fase de precesión de theta sólo se produjo para los olores 'preferidos', seguida por un bloqueo de su actividad al ciclo de theta. Esto ocurrió en alrededor del 90 por ciento de las células sensibles al olfato y fue así para una proporción igualmente alta de células sensibles a la elección.
En una escala más global, las grupos de las neuronas del hipocampo también pueden formar secuencias de theta, patrones coordinados de activación secuencial representando el pasado, el presente y el futuro durante la navegación animal. Los autores investigaron si las secuencias theta también se formaron por esta tarea de combinación de indicaciones.
Estas secuencias estaban realmente presentes y fue posible 'decodificar' si los picos neuronales en diferentes fases del ciclo theta representaban las entradas en tiempo real --los momentos en que ocurría el olor o evento sonoro-- o periodos futuros -el momento de la toma de decisión--.
Finalmente, se invirtieron las condiciones del experimento: la combinación de sonido-olor previamente satisfactoria se volvió incorrecta y viceversa. Las ratas aprendieron la nueva relación después de unos días y su actividad de la célula cerebral también se adaptó, exhibiendo la fase de precesión y bloqueo observada antes del cambio.
'Esta reorganización neural refleja la secuencia de los eventos y puede ser flexiblemente reasignada --comenta Fujisawa--. Las células que codifican señales, combinaciones u opciones específicas pueden representar colectivamente una secuencia completa de eventos cuando se organizan temporalmente con la fase theta del hipocampo'. Los investigadores suponen que la función del hipocampo es organizar redes de elementos relacionales, ya se trate de localizaciones o eventos, como un mecanismo subyacente a la memoria episódica y espacial.