Home Salud El equipo de investigación revela los fundamentos de cómo se forma la memoria motora

El equipo de investigación revela los fundamentos de cómo se forma la memoria motora

by posizionarte
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Cuando estás aprendiendo a andar en bicicleta o tocar un instrumento musical, tus movimientos físicos están descoordinados en el mejor de los casos. Pero con el tiempo y muchas repeticiones, las neuronas motoras de su cerebro crean una especie de taquigrafía entre mente y músculo. Los movimientos asociados eventualmente se vuelven tan arraigados que saltar en una bicicleta o jugar a las escalas se siente casi automático.

¿Cuáles son los fundamentos celulares de cómo funciona este proceso de aprendizaje motor? En un estudio publicado esta semana en Neuron , un equipo de investigación dirigido por el Dr. Simon Chen de la Facultad de Medicina de uOttawa ofrece nuevos y valiosos conocimientos sobre este misterio perdurable de la neurociencia.

Su laboratorio se centra en desentrañar cómo se codifican y almacenan los recuerdos en el  , en particular con el aprendizaje motor, el complejo proceso de cómo nos movemos y coordinamos los músculos de nuestro cuerpo. Con este último estudio, el equipo de investigación del Dr. Chen exploró los mecanismos involucrados en la regulación del proceso de adquisición y consolidación de  durante la práctica repetitiva.

El Dr. Chen, presidente de investigación de Canadá en circuitos neuronales y comportamiento, dice que los hallazgos del estudio podrían resultar útiles para desarrollar objetivos terapéuticos que puedan ayudar a recuperar las funciones motoras en pacientes que padecen la enfermedad de Parkinson, un accidente cerebrovascular o una  . Esto es significativo porque restaurar la coordinación motora gruesa y recuperar los movimientos perdidos es una batalla muy difícil para estas personas.

«Si entendemos cómo se regula la adquisición de habilidades motoras en el cerebro, quizás algún día podamos ayudar a los pacientes con accidente cerebrovascular o enfermedad de Parkinson a recuperar esas habilidades durante el proceso de rehabilitación», dice.

El estudio se centró en ratones, no en personas. Pero dado que los científicos creen que los mecanismos de formación de la memoria son muy similares en ratones y seres humanos, es probable que los hallazgos tengan una gran relevancia para las personas.

Entonces, ¿cómo funcionaron los experimentos?

Al restringir los movimientos de la cabeza de los ratones en la etapa de imágenes, lo que permite a los científicos sondear el cerebro con una resolución de una sola célula, el equipo entrenó a los animales para realizar una tarea motora específica: alcanzar y agarrar una bolita de comida de un soporte de entrega motorizado.

Inicialmente, los ratones con la cabeza restringida eran vacilantes y torpes al agarrar la bolita. Los investigadores realizaron un análisis detallado de los movimientos de los animales utilizando DeepLabCut, una caja de herramientas de software de aprendizaje profundo que combina video de captura de movimiento con inteligencia artificial. Descubrieron que con la repetición y el tiempo, los ratones formaron movimientos estereotipados de alcanzar y agarrar que les permitieron finalmente asegurar la comida con facilidad.

El equipo quería ver la activación de  específicas de estos movimientos de alcance y agarre, y ver la formación de vías sinápticas en el cerebro a medida que ocurrían.

«Pudimos monitorear los cambios en el cerebro mientras los ratones aprendían esta tarea», dice el Dr. Chen, profesor asociado en el departamento de Medicina Celular y Molecular de la Facultad de Medicina.

Usando imágenes de dos fotones, un tipo de microscopía que permite la visualización de tejido vivo a escala micrométrica, su equipo pudo ver la reorganización de  entre las neuronas excitatorias en la corteza motora primaria a medida que los ratones con la cabeza fija realizaban estos gránulos. -Acciones de agarre a lo largo del tiempo. Las espinas dendríticas, estructuras neuronales en las sinapsis que se asemejan a piruletas con palitos delgados y tapas similares a burbujas, son clave para la formación y el almacenamiento de la memoria.

Acercándose al  , los investigadores descubrieron que el aprendizaje motor induce selectivamente la expresión de un «factor de transcripción» dependiente de la actividad llamado NPAS4 en la corteza motora primaria.

Lo que revelan estos nuevos hallazgos, dice el Dr. Chen, es que la expresión de este factor de transcripción desencadena la aparición de un conjunto de neuronas inhibitorias asociadas al aprendizaje que modula la inhibición en la corteza motora primaria. Eso regula el proceso de reorganización de las espinas dendríticas entre las neuronas excitatorias durante el aprendizaje.

Esencialmente, NPAS4 regula los cambios genéticos en las neuronas inhibidoras que controlan la actividad de estas neuronas de manera similar a como un control deslizante de volumen controla los parlantes de una computadora portátil. El Dr. Chen dice que estos hallazgos «también demuestran que la inducción inhibidora de un factor de transcripción específico de la neurona actúa como una característica definitoria subyacente a la formación de conjuntos neuronales involucrados en un acto de aprendizaje».

En otras palabras, la repetición de los movimientos a lo largo del tiempo cambió el funcionamiento interno de la  de los animales, la parte del cerebro que solo poseen los mamíferos y que controla los movimientos complejos.

El equipo descubrió que la expresión del factor de transcripción NPAS4 en las neuronas inhibitorias es clave para que su cerebro seleccione las opciones para formar los recuerdos motores más fuertes para movimientos específicos, y debe volver a expresarse constantemente para que esos recuerdos se alojen y refinen. en tu cerebro mientras haces prácticas repetitivas.


Más información: Jungwoo Yang et al, Conjuntos de interneuronas de somatostatina que expresan NPAS4 funcionalmente distintos críticos para el aprendizaje de habilidades motoras, Neuron (2022). DOI: 10.1016/j.neurona.2022.08.018

Información del diario: neurona 

Proporcionado por la Universidad de Ottawa

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