El Calcio en la Potenciación a Largo Plazo como Modelo para la Memoria
Resumen
Las células granulares, CA1 y CA3 del hipocampo han sido ampliamente investigadas en la última década debido a la potenciación a largo plazo (PLP), un fenómeno que se superpone a las características estándar de la transmisión sináptica y que puede durar semanas. La PLP se presenta como un candidato prometedor para modelar la memoria. La tesis principal es que la entrada de iones de calcio a través de la membrana de las células granulares piramidales juega un papel crucial en la generación de PLP.
Esta propuesta explica la necesidad de una fuerte estimulación sináptica repetitiva, preferiblemente en ráfagas, para optimizar la entrada de calcio. Estudios en rodajas de hipocampo, con variaciones en las entradas sinápticas en las células granulares, muestran evidencia de cooperatividad, lo que se interpreta en relación con la despolarización de la membrana umbral para la entrada de calcio.
Se conjetura que el gran aumento de calcio en las células granulares y piramidales, en combinación con la proteína calmodulina, forma un sistema de segundo mensajero. Este sistema produce cambios metabólicos que conducen a un aumento de los receptores postsinápticos en la columna vertebral de la sinapsis para el neurotransmisor glutamato. Por ejemplo, el Ca2+ podría activar quinasas dependientes de calcio en la densidad postsináptica, modificando componentes proteicos por fosforilación. ¿Otros factores contribuyen a la PLP postsináptica? Se supone que la síntesis de proteínas, con la hinchazón de la columna y el aumento del transporte hasta los microtúbulos dendríticas, también intervienen.
No se discute la hipótesis alternativa de que la PLP sea principalmente presináptica, debido a una mayor producción de neurotransmisor. Se formula una hipótesis unificadora: el evento primario en la PLP es el aumento de la sensibilidad de las densidades postsinápticas al transmisor, lo que induce, en segundo lugar, un aumento en la producción del transmisor en las terminales presinápticas por una acción trófica a través de la hendidura sináptica.
Se muestra cómo la combinación de calcio con calmodulina explica la hipótesis de Marr, que atribuye la memoria cognitiva a la potenciación conjunta. Además, la hipótesis de Marr-Albus para el aprendizaje del cerebelo se explica si el sistema de segundo mensajero calcio-calmodulina produce la depresión observada en la sensibilidad al transmisor de las sinapsis en las células de Purkinje.
Roles de los Circuitos del Hipocampo, Corteza Prefrontal y Estriado Ventral en Tareas de Laberinto Radial
Resumen
El hipocampo, la corteza prefrontal y el estriado ventral forman circuitos neuronales interconectados que subyacen a aspectos de la cognición espacial y la memoria. Se investigaron las interacciones entre estas áreas en ratas durante tareas de laberinto radial con claves espaciales, con y sin retraso.
La tarea con retraso de dos fases incluía una fase de entrenamiento que proporcionaba información sobre la ubicación de la comida en el laberinto 30 minutos antes de la fase de prueba. La tarea sin retraso de una sola fase era idéntica a la fase de prueba de la tarea con retraso, pero sin la fase de entrenamiento, por lo que las ratas carecían de conocimiento previo sobre la ubicación de la comida.
La inactivación transitoria de CA1/subículo ventral (vSub) con lidocaína interrumpió el rendimiento en ambas tareas. Inyecciones de lidocaína en el vSub de un hemisferio y en la corteza prefrontal del otro desconectaron transitoriamente estas regiones y afectaron significativamente la búsqueda de alimento en la tarea con retraso, pero no en la tarea sin retraso. Desconectar el vSub y el núcleo accumbens produjo el efecto contrario, interrumpiendo la búsqueda en la tarea sin retraso, pero no en la con retraso.
Estos datos sugieren que la transmisión serial de información entre el vSub y la corteza prefrontal es necesaria cuando la memoria a corto plazo de un solo ensayo guía el comportamiento de búsqueda prospectivo. En contraste, la locomoción exploratoria en una situación nueva, sin información previa sobre la ubicación de la comida, depende de la transmisión serial entre el hipocampo y el núcleo accumbens. Diferentes aspectos del comportamiento espacial están mediados por redes límbico-cortical-estriatales separadas.
Aprendizaje y Memoria en Tareas de Recompensa en un Laberinto Radial
En un laberinto radial de ocho brazos, la memoria de trabajo y de referencia se evaluaron simultáneamente en la tarea de recompensa de posición fija (FPRT), donde la mitad de los brazos se ceban y sus posiciones son fijas. Se caracterizó el rendimiento de ratas en la tarea de recompensa de posición variable (VPRT), donde cuatro brazos se cebaron, pero sus posiciones variaban en cada ensayo.
En la VPRT, las ratas aprendieron a elegir todos los brazos sin discriminar entre los cebados y los no cebados, y la retención de la memoria dependió del tiempo. El comportamiento en la FPRT se vio afectado por la alteración de las señales extra-laberinto, pero no en la VPRT. El número de células Fos positivas aumentó transitoriamente en la corteza cerebral y el hipocampo de ambos grupos durante el entrenamiento. Las lesiones bilaterales del hipocampo dorsal afectaron la memoria de trabajo en la FPRT y el rendimiento en la VPRT. Se utilizan distintas estrategias entre la FPRT y la VPRT, pero el hipocampo juega un papel importante en ambas.
Memoria Espacial y Rendimiento en Laberinto Radial
Se evaluó la capacidad de ratas en un laberinto radial elevado para elegir cada uno de los 17 brazos una vez sin repetir elecciones. Los animales eligieron un promedio de más de 14 brazos diferentes en las primeras 17 elecciones.
- Patrones de respuesta, algoritmos o marcas intra-laberinto no fueron necesarios para elecciones correctas.
- No hubo interferencia entre opciones dentro de una prueba, la probabilidad de una respuesta correcta disminuyó con el número de opciones.
- No hubo efecto serial de orden (primacía o recencia).
- Animales sin entrenamiento previo no mostraron predisposición a no repetir opciones.
Los resultados se discuten en términos de capacidad, precisión y otras características de la memoria de trabajo espacial.