Mecanismos de plasticidad sináptica orquestados para formar y recuperar recuerdos en forma de redes
Científicos de la EPFL (Escuela Politécnica Federal de Lausana) en Suiza, han investigado sobre los mecanismos que subyacen a la recuperación y a la formación de recuerdos, han desarrollado un complejo algoritmo matemático que explica como el cerebro crea, retiene y rememora los recuerdos.
La explicación clásicamente más aceptada para la formación de la memoria era la teoría hebbiana, la cual postula lo siguiente:
Supongamos que la persistencia de una actividad repetitiva (o "señal") tiende a inducir cambios celulares duraderos que promueven su estabilidad. ... Cuando el axón de una célula A está lo suficientemente cerca como para excitar a una célula B y repetidamente toma parte en la activación, ocurren procesos de crecimiento o cambios metabólicos en una o ambas células de manera que tanto la eficiencia de la célula A, como la capacidad de excitación de la célula B son aumentadas.
Esta teoría se basa en la idea de la plasticidad de las sinapsis, creando una unión más fuerte donde hay interconexión constante.
Pero esta teoría tiene sus críticas, ya que como dijo el nobel Erik Kandle, hay sinapsis que se producen únicamente por la activación de neuronas presinápticas. Con lo cual la regla de Hebb en este tipo de sinapsis, se ve alterada.
Pero en el artículo publicado en abril de este año, en Nature Communications, explica una nueva teoría sobre cómo funciona la creación y evocación de recuerdos. Para ello, los investigadores se centraron en grupos específicos de neuronas interconectadas que codifican un recuerdo, cuando se revivía el evento previamente aprendido, la red de sinapsis se unía para generar el recuerdo de dicho evento.
Los científicos trabajaron con SNN (Redes neuronales pulsantes), un modelo de red neuronal, en el cual, cuando una neurona se dispara, la señal viaja a otras células nerviosas que responden acorde al impulso, aumentando o disminuyendo el envío de la señal y fortaleciendo o debilitando las conexiones.
Se simularon numerosas SNN para analizar la plasticidad neuronal y diferentes clases de conexiones. Se observó que la formación de los recuerdos no depende solo de las señales disparadas por las neuronas presinápticas, sino que también dependen de neuronas externas que sin conexión directa, afectan a la fuerza de las sinapsis.
A partir de estos resultados, los científicos fueron capaces de obtener un complejo algoritmo que actualmente es la representación más exacta de este complejo fenómeno. El algoritmo puede ser adaptado para ayudar a desarrollar simulaciones del siguiente nivel de formación de los recuerdos. Puede avanzar en nuestra comprensión de cómo funciona el cerebro en su conjunto.
Además, los hallazgos pueden desvelar cuales son las estrategias para hacer frente a los recuerdos traumáticos o incluso mejorar los esfuerzos educativos. "Si entendemos cómo las sinapsis trabajan juntas para crear o eliminar las redes de la memoria, podemos avanzar en campos como la cognición y la psicoterapia", dice Gerstner.
Referencias:
Zenke F, Agnes EJ, Gerstner W. Diverse synaptic plasticity mechanisms orchestrated to form and retrieve memories in spiking neural networks . Nature Communications (2015). DOI:10.1038/ncomms7922.
Epflch. (2015). Modeling memory in the brain. [Weblog]. Retrieved 18 May, 2015, from http://actu.epfl.ch/news/modeling-memory-in-the-brain/
In-text citation: (Epflch, 2015)
