Cómo la radiación ultravioleta afecta al cerebro

La exposición crónica a través de la piel disminuye la generación de nuevas neuronas y la plasticidad neuronal en el hipocampo. También provoca cambios de conducta.

Scientific Reports

El hipocampo, una de las principales regiones cerebrales, desempeña un papel importante en la consolidación de la memoria y la respuesta emocional. Bajo condiciones de estrés, los glucocorticoides, un tipo de hormonas, inducen cambios importantes en esta zona. Con anterioridad, se ha descrito que la radiación ultravioleta, un conocido factor estresante externo, incrementa los niveles de glucocorticoides en sangre. Sin embargo, se desconoce el modo en que este tipo de luz afecta al cerebro. Ahora, investigadores de la Universidad Nacional de Seúl han demostrado que la exposición crónica de la piel a los rayos ultravioleta reduce la plasticidad neuronal y la generación de nuevas neuronas, o neurogénesis, en el hipocampo. Además, induce comportamientos depresivos. La revista Scientific Reports publica el estudio.

El ensayo se realizó en ratones. Durante dos semanas, los roedores, previamente afeitados, fueron irradiados con luz ultravioleta. Tras analizar su hipocampo, los científicos hallaron un menor número de neuronas inmaduras en comparación con los animales de control. Además, la radiación también redujo la expresión de proteínas involucradas en el proceso de plasticidad sináptica.

Comunicación entre piel y cerebro

Tres glándulas endocrinas, el hipotálamo y las glándulas pituitaria y suprarrenal, conforman el eje hipotalámico-hipofisario-adrenal o HHA. Ante un factor de estrés, este eje se activa y libera al torrente sanguíneo distintas hormonas, entre ellas los glucocorticoides. Los experimentos realizados demuestran que los rayos ultravioleta modulan el eje HHA, ya que, tras la irradiación de la piel, aumenta la expresión de varias proteínas involucradas en su activación. Por consiguiente, se incrementa la concentración en sangre de glucocorticoides. En el hipocampo, estas hormonas se unen a un tipo de receptores presentes en las neuronas y reducen tanto la neurogénesis como la neuroplasticidad. La radiación también afecta negativamente a estos procesos mediante la disminución de los niveles de factores neurotróficos, proteínas clave para la supervivencia y diferenciación neuronal.

En roedores, la alteración de la plasticidad sináptica y la generación de nuevas neuronas provoca cambios comportamentales. Así pues, los investigadores también exploraron los posibles efectos de la luz sobre la conducta de los ratones. Sin embargo, estos solo fueron visibles tras seis semanas de irradiación. Transcurrido este tiempo, los animales mostraron un comportamiento depresivo. Ello indica que cuan mayor es la exposición, mayores son sus consecuencias.

Se sabe que los rayos ultravioleta causan cáncer de piel y agravan su envejecimiento. No obstante, este estudio demuestra por primera vez que la radiación ultravioleta afecta al hipocampo. Para los científicos, reducir la exposición o protegerse de ella podría contribuir a mejorar déficits cognitivos y de memoria asociados con la edad. Pues a lo largo de nuestra vida son muchas las horas que pasamos bajo el sol.

Marta Pulido Salgado

Referencia: «UV irradiation to mouse skin decreases hippocampal neurogenesis and synaptic protein expression via HPA axis activation», de M. Han et al. en Scientific reports, 7, 15574, 14 de noviembre de 2017.

Tomado de: http://www.investigacionyciencia.es/noticias/cmo-la-radiacin-ultravioleta-afecta-al-cerebro-15895?utm_source=boletin&utm_medium=email&utm_campaign=Del+2+al+8+de+diciembre

Se describe un nuevo mecanismo regulador de la memoria

Para fijar un recuerdo, las neuronas refuerzan sus sinapsis con numerosos neurorreceptores. Esta plasticidad sináptica es necesaria para el aprendizaje.

La plasticidad sináptica del cerebro resulta fundamental para el aprendizaje y la adaptación. Las neuronas modulan la eficacia de la transmisión de información a través de las sinapsis (los puntos de contacto entre dos neuronas), un fenómeno que constituye la base de la memorización. El equipo de Daniel Choquet, del Instituto Interdisciplinario de Neurociencias de la Universidad de Burdeos, ha descubierto ahora en el hipocampo (una región clave para algunas formas de la memoria) el papel crucial de la movilidad de los neurorreceptores (los receptores de los neurotransmisores) situados fuera de las sinapsis.

Hace unos 15 años, Daniel Choquet y sus colaboradores observaron que los neurorreceptores no se hallan inmóviles en la superficie de las neuronas, sino que se desplazan siguiendo un movimiento browniano (aleatorio). Con el fin de verificar su función en la plasticidad sináptica, los investigadores desarrollaron herramientas moleculares para controlar el movimiento de estos receptores en cortes del hipocampo en cultivo. También estudiaron las consecuencias de inmovilizar los receptores fuera de las sinapsis mediante métodos químicos, electrofisiología y técnicas neuroimagen. «Hemos demostrado que si los receptores no se desplazan no existe una modulación a corto o medio plazo de la eficacia de las sinapsis y, por lo tanto, de su refuerzo. Todas las fases de plasticidad desaparecen», explica Daniel Choquet.

Estos experimentos también permitieron distinguir dos vías de reclutamiento de los receptores. Al principio, los que ya están presentes en la superficie celular se mueven con rapidez; después se liberan a la superficie otros que se hallaban almacenados dentro de la célula mediante un procesos denominado exocitosis: pequeñas vesículas que llevan estos receptores en su membrana se fusionan con la membrana celular y, de este modo, insertan en ella sus proteínas de membrana.

Los autores también investigaron cómo afectaba la inhibición de los receptores en el aprendizaje en ratones. Colocaron a un animal en un entorno con un estímulo negativo que le provocaba miedo. Luego, unos días más tarde, volvieron a situarlo en el mismo entorno, pero esta vez sin el estímulo. «Por lo general, los ratones mantienen el recuerdo del estímulo negativo. Cuando vuelven al mismo lugar unos días después de la primera exposición, muestran inquietud y se detienen. Pero si se impide antes el movimiento de los receptores, los ratones no se detienen: la primera reacción al estímulo negativo sí se presenta, pero su recuerdo no se conserva», detalla Daniel Choquet.

Este trabajo allana el camino a la hora de identificar nuevos mecanismos de aprendizaje en otras áreas del cerebro. «También nos aporta pistas sobre cómo neutralizar los recuerdos traumáticos, como los de las víctimas de atentados, mediante la manipulación del movimiento de los receptores; o, por el contrario, para contrarrestar la falta de memoria en los pacientes de alzhéimer, en quienes la pérdida de plasticidad sináptica constituye uno de los primeros síntomas», apunta el investigador.

Noëlle Guillon / Pour la Science

Artículo traducido y adaptado por Investigación y Ciencia con el permiso de Pour la Science.

Referencia: «Hippocampal LTP and contextual learning require surface diffusion of AMPA receptors». A. C. Penn et al. en Nature, nº 549, págs. 384-388, septiembre de 2017.

Tomado de: http://www.investigacionyciencia.es/noticias/se-describe-un-nuevo-mecanismo-regulador-de-la-memoria-15795?utm_source=boletin&utm_medium=email&utm_campaign=Psicolog%C3%ADa+y+neurociencias+-+Noviembre

Reorganización neuroplástica en el cerebro de niños con ceguera

En los niños con ceguera se produce una reorganización neuroplástica en la que participan los genes de la memoria y el aprendizaje y que reajusta las conexiones entre regiones del cerebro multisensoriales. Una investigación internacional ha estudiado estos cambios de plasticidad cerebral que ocurren en niños con pérdida de visión, poniendo especial atención a las modificaciones de sus redes cerebrales y las bases genéticas asociadas.

El trabajo tuvo dos fases. En la primera, se seleccionó a 17 niños con ceguera –la mayoría desde su nacimiento– de 7-12 años, y se les realizó un estudio de imagen cerebral. En una segunda fase, esas imágenes se analizaron en un laboratorio de redes cerebrales, lo que permitía conocer con mayor exactitud cómo se reajustan las conexiones entre áreas visuales, auditivas y táctiles del cerebro cuando uno de los sentidos falla, en este caso el sentido de la visión. La red cerebral encargada de este diálogo entre sentidos es la red de integración multisensorial.

Los investigadores conceden un papel relevante a los genes implicados en esta reorganización, la mayoría relacionados con la memoria o el aprendizaje. Esta familia genética se expresa de forma significativa en las mismas zonas en las que los niños ciegos aumentan su plasticidad cerebral.

Redacción / SINC

[Proc Natl Acad Sci U S A 2017; 114: 6830-5]
Ortiz-Terán L, Díez I, Ortiz T, Pérez DL, Aragón JI, Costumero V, et a
Tomado de: https://www.neurologia.com//noticia/6356/reorganizacion-neuroplastica-en-el-cerebro-de-ninos-con-ceguera

Neuropsicología de la memoria prospectiva basada en el evento

[REV NEUROL 2017;65:226-233]PMID: 28849865

Introducción. La memoria prospectiva es la capacidad para recordar las acciones que se han de ejecutar en el futuro. Diferentes investigaciones provenientes de la neuropsicología experimental intentan dilucidar los procesos neurocognitivos subyacentes a la memoria prospectiva basada en el evento, esto es, las acciones demoradas que tienen lugar en un contexto predeterminado, el cual asumiría el papel de clave externa y, por tanto, contribuiría al éxito en el recuerdo intencional.

Desarrollo. Tomando como referencia el dinamismo y la flexibilidad de la teoría multiproceso, los principales hallazgos han subrayado que el recuerdo prospectivo está influido, entre otros factores, por el tipo de clave. Así, cuando la señal es focal, la persona tiende a confiar en los procesos de recuperación espontánea. Por otro lado, cuando la señal es no focal, suele haber una tendencia a la monitorización. De forma paralela, los estudios en neuropsicología experimental han distinguido que la corteza prefrontal anterior y la red frontoparietal dorsal participarían en los procesos de monitorización de la señal. Por otro lado, la red frontoparietal ventral intervendría en los procesos de recuperación automática. Se discute además el papel del lóbulo parietal y el lóbulo temporal medial en las tareas prospectivas.

Conclusión. El presente trabajo aboga por que las dos vías de procesamiento (monitorizado y espontáneo) favorecen el éxito en el recuerdo de la acción intencional basada en el evento. No obstante, conviene tener muy en cuenta que el momento en el que la persona decide poner en marcha un tipo de procesamiento (u otro) está influido por el tipo de señal.

ARTÍCULO COMPLETO: https://www.neurologia.com/articulo/2016501

¿Cómo codifica el cerebro los recuerdos de miedo?

Hallan en ratones que unas neuronas de doble proyección en el hipocampo contribuyen a codificar y recuperar las respuestas de miedo aprendido.
The Journal of Neuroscience


Para sobrevivir, los animales desarrollan el miedo como respuesta adaptativa ante situaciones peligrosas. En el cerebro esta respuesta se traduce en una actividad neural coordinada de tres áreas cerebrales conectadas entre sí: el hipocampo, la corteza prefrontal medial (CPFm) y la amígdala. La interrupción de este proceso puede derivar en un miedo generalizado inadaptado, como sucede en el trastorno por estrés postraumático.

Investigadores de la Universidad de California en Riverside han descubierto en ratones que una población de neuronas del hipocampo proyectan sus axones tanto hacia la amígdala como hacia la CPFm y que son estas las que transmiten información a ambas áreas del cerebro para codificar y recuperar la memoria del miedo en un contexto asociado con un suceso aversivo. Según indican los autores, estas neuronas de «doble proyección» en el hipocampo transmiten información contextual de manera más eficiente para las respuestas al miedo en comparación con las neuronas del hipocampo que solo se proyectan a la CPFm o a la amígdala.

Neuronas de doble proyección alojadas en el hipocampo (imagen) transmiten información tanto a la amígdala como a la corteza prefrontal medial para codificar y recuperar la memoria de miedo en un contexto asociado con un suceso aversivo, según se ha descubierto en ratones. [iStock / pixologicstudio]

«Este estudio amplía nuestra comprensión de cómo la memoria asociativa del miedo se codifica en el cerebro», afirma Jun-Hyeong Cho, autor principal del estudio. Según indica, el hallazgo podría contribuir al desarrollo de nuevas terapias para reducir el miedo patológico en los trastornos por estrés postraumático.

Neuronas de doble proyección

Para visualizar las neuronas de doble proyección en el hipocampo de ratones, los investigadores las marcaron con proteínas de fluorescencia. También usaron métodos electrofisiológicos y optogenéticos para explorar la doble proyección de las neuronas conectadas a la CPFm y la amígdala.

«Nos sorprendió descubrir que hasta el 17 por ciento de las neuronas del hipocampo que se proyectaban a la amígdala o a la CPFm eran neuronas de doble proyección», continúa Cho. Y añade: «Aunque estudios anteriores han demostrado la existencia de neuronas del hipocampo de doble proyección, los neurocientíficos las han ignorado en gran medida al estudiar la función de las vías neuronales entre el hipocampo, la amígdala y la CPFm en el aprendizaje contextual del miedo».

Según el científico, la adquisición (codificación) y la recuperación de la memoria contextual del miedo requiere una actividad neuronal coordinada en el hipocampo, la amígdala y la CPFm. El hipocampo codifica las señales de contexto, la amígdala almacena las asociaciones entre el contexto y un evento aversivo y la CPFm señala si una respuesta defensiva es apropiada en el contexto actual.

Miedo aprendido

En los experimentos de condicionamiento contextual del miedo se coloca a los ratones en un contexto emocionalmente neutro (una habitación) y se les expone a un estímulo aversivo (una descarga eléctrica). De esta manera aprenden a asociar el contexto con el evento aversivo. Si se les vuelve a colocar en ese entorno, manifiestan una respuesta de temor (conducta de congelación).

«Nuestros hallazgos sugieren que la doble proyección de las ne
uronas del hipocampo puede facilitar la actividad neuronal sincronizada en la CPFm y la amígdala implicada en el miedo aprendido», explica Cho. «Estas neuronas contribuyen a la adquisición y recuperación de la memoria del miedo en un contexto asociado con un evento aversivo».

Para comprender mejor el papel de las neuronas de doble proyección del hipocampo en el aprendizaje del miedo y la memoria, los autores prevén, en futuros estudios, silenciar de manera selectiva estas neuronas y examinar el modo en que dicha manipulación afecta la formación de la memoria del miedo en relación con un contexto.

Más información en The Journal of Neuroscience

Fuente: Universidad de California en Riverside

Tomado de: http://www.investigacionyciencia.es/noticias/cmo-codifica-el-cerebro-los-recuerdos-de-miedo-15283?utm_source=boletin&utm_medium=email&utm_campaign=Del+13+al+19+de+mayo

Chit, la nueva unidad de memoria basada en química

Un grupo de investigadores polacos ha descubierto que la química también es una base adecuada para almacenar información.

Por mucho tiempo hemos guardado nuestra información digital en memorias que funcionan en base a fenómenos físicos, como el flujo de electricidad o el cambio de propiedades eléctricas o magnéticas.

Esta vez un equipo de investigadores de la Academia Polaca de Ciencias de Varsovia ha llevado a cabo un estudio que demuestra la posibilidad de almacenamiento de datos en los fenómenos químicos. Los resultados fueron publicados en la revista científica Physical Chemistry Chemical Physics.

En la informática tradicional, los datos se guardan en bits o dígitos binarios, unidad básica de la información digital. En la computación cuántica, los datos se almacenan en bits cuánticos o qubits. En esta oportunidad, gracias a los logros obtenidos por los científicos, se ha encontrado la unidad básica de memoria fundamentada en la química: el chit.

El Chit o bit químico es una disposición simple de tres gotitas que, al entrar en contacto entre sí, producen reacciones oscilatorias. Su basamento en la química es la reacción conocida como Belousov-Zhabotinsky (BZ).

"Nuestra idea para el almacenamiento químico de información era simple. A partir de experimentos anteriores, sabíamos que cuando las gotas están en contacto se propagan frentes químicos de una a otra", explica el profesor Jerzy Gorecki, miembro del proyecto. "Así que decidimos buscar los sistemas de gotas más pequeños en los que las excitaciones podrían tener lugar de varias maneras, con al menos dos siendo estables".

Tomado de: http://elcomercio.pe/tecnologia/actualidad/chit-nueva-unidad-memoria-basada-quimica-noticia-1989648

Memoria Humana

Les compartimos dos vídeos sobre el proyecto de Memoria Humana que han sido desarrollados por el programa GENERACIÓN Z.

Las capsulas están dirigidas a personas jóvenes, pero resumen de forma muy clara parte de los productos obtenidos en nuestros proyectos:

Ni computadora ni lorita

No te olvides de sobrevivir

Researchers identify human brain processes critical to short-term memory

Cedars-Sinai neuroscientists have uncovered processes involved in how the human brain creates and maintains short-term memories.

"This study is the first clear demonstration of precisely how human brain cells work to create and recall short-term memories," said Ueli Rutishauser, PhD, associate professor of Neurosurgery in the Cedars-Sinai Department of Neurosurgery and the study's senior author. "Confirmation of this process and the specific brain regions involved is a critical step in developing meaningful treatments for memory disorders that affect millions of Americans."

The study's findings, published online Feb. 20 and in the April print edition of Nature Neuroscience, involve a type of brain cell, called a persistently active neuron, that is vital for supporting short-term memory. Results indicate that this specific type of neurons remain active for several seconds when a person is required to memorize an object or image and recall it at a later time.

The findings reveal critical new information on how the human brain stores and maintains short-term memories - the ability to remember ideas, thoughts, images and objects during a time frame of seconds to minutes. Short-term memory is essential for making decisions and mental calculations.
"Because impaired short-term memory severely weakens someone's ability to complete everyday tasks, it is essential to develop a better understanding of this process so new treatments for memory disorders can be developed," said Jan Kaminski, PhD, a neuroscientist at Cedars-Sinai and lead author of the study.

Researchers found persistently active neurons in the medial frontal lobe as well as the medial temporal lobe. The neurons remained active even after the patient stopped looking at an image or object. Until now, the medial temporal lobe was thought to be involved only in the formation of new long-term memories. Now, however, the new findings show that both areas of the brain are critical for maintaining short-term memory and rely upon the ongoing activity of the neurons for memorization.
During the study, a team of Cedars-Sinai neurosurgeons implanted electrodes to precisely locate the source of seizures in 13 epilepsy patients. Investigators then studied the electrical activity of individual neurons while patients performed a memory test.

During the test, patients viewed a sequence of three images, followed by a two-to-three-second delay. Then patients were shown another image and were asked to decide whether they had previously seen the image.

"A surprising finding of this new study is that some of the persistently active neurons were only active if the patient memorized a specific image," Kaminski said. "For example, the researchers discovered a neuron that reacted every time the patient memorized an image of Han Solo, a character in the movie Star Wars, but not any other memory."

Another key finding of the study was a correlation between the strength of the neurons' activity and the ability to later make use of the memory.

"We noticed that the larger the increase in activity, the more likely the patient was to remember the image. In contrast, if the neuron's activity was weak, the patient forgot the image and thus lost the memory," said Adam N. Mamelak, MD, professor of Neurosurgery, director of Functional Neurosurgery at Cedars-Sinai and a co-author of the study.

Keith L. Black, MD, chair of the Department of Neurosurgery at Cedars-Sinai, said the breakthrough can be credited to the partnership between neurosurgery and neurology clinicians working with neuroscientists.

"This unique collaboration allows us to discover the mechanisms of memory in the human brain," Black said. "This is key for moving closer to finding treatments for memory disorders, epilepsy and other diseases."

Rutishauser said a next step is understanding how multiple areas of the brain work together to support short-term memory.

"Now that specific neurons that support short-term memory have been discovered, we have a way to study their interaction systematically," he said.

Read more at: https://medicalxpress.com/news/2017-02-human-brain-critical-short-term-memory.html#jCp

Los monos se fían de su buena memoria para hacer apuestas

¿Hasta qué punto somos diferentes de otras especies animales? En 2006, los científicos nos sorprendían con la noticia de que incluso los elefantes, como había ocurrido previamente con primates y delfines, eran capaces de reconocer su imagen en un espejo. Esta es una cualidad que hasta hace poco se consideraba exclusiva de nuestra especie.

El reconocimiento de la propia imagen en un espejo se interpreta como la capacidad de individualizarse de los semejantes, de tener consciencia de uno mismo. A medida que más animales tienen la oportunidad de verse reflejados en un espejo, demuestran que en un corto periodo de tiempo, saben que no se trata de miembro de su especie el que allí aparece, sino de ellos mismos. Incluso los cerdos pueden hacer esta deducción.

Otra cualidad considerada exclusivamente humana, la metacognición, también la compartimos. Consiste en la capacidad de reflexionar sobre nuestros procesos de pensamiento y la forma en que aprendemos. Y resulta que tampoco tenemos la exclusiva; los chimpancés también pueden hacerlo, como se ha descubierto hace unos meses.

Y ahora, una nueva investigación publicada en Science ha identificado un área del cerebro de los macacos utilizada para evaluar su habilidad para evocar recuerdos, denominada metamemoria. Otro de nuestros reductos especiales, que parece que no lo es tanto.

Hasta la fecha, este proceso de metamemoria, que requiere un mayor nivel de autorreflexión sobre nuestra propia memoria (cómo funciona, nuestra habilidad para utilizarla, los beneficios de utilizarla, etc), había sido considerado por algunos como algo exclusivo de los seres humanos, aunque esta investigación sugiere lo contrario.

¿Estamos siendo destronados? En absoluto, esto solo demuestra que la evolución va sobre seguro y aprovecha lo que ya ha dado resultado para mejorarlo. Nuestra metacognición nos ha permitido tomar la delantera al resto de los primates que también la poseen, porque está más evolucionada. Igual ocurre con la metamemoria.

En el año 2000, dos investigadores, Ridgway y Saul, exploraron esta capacidad en humanos de una forma muy simple, empleando un billete de cinco libras esterlinas, algo bastante familiar para los ingleses. Se pidió a los participantes que observaran una copia de un grabado que aparece en el billete y dijeran si lo habían visto antes y dónde.

Curiosamente, el 75 por ciento de los participantes estaba completamente seguro de no haberlo visto nunca, explica un artículo publicado en "Universitas Psychologica". Cuando se les informó sobre la fuente del grabado, los participantes no podían creer que ellos hubiesen fallado en identificar algo de tan frecuente uso, y solían buscar un billete para confirmar que efectivametne el grabado aparecía allí.

Esto puso en evidencia la discrepancia entre lo que ellos creían que recordaban y lo que realmente recordaban. Y muestra varios componentes de la metamemoria: la importancia percibida de una buena memoria (logro) y el sentimiento de incomodidad por no recordar algo cotidiano (ansiedad).

Ahora Kentaro Miyamoto y su equipo, de la Universidad de Tokio, han desarrollado una forma de poner a prueba le metamemoria, pero en primates no humanos. De forma parecida al experimento anterior con humanos, los macacos tenían que juzgar su confianza en la capacidad de recordar experiencias pasadas. Y al parecer, los animales optaban por hacer apuestas más altas sobre los resultados de una prueba en la que tenían que recordar cuando estaban más seguros de que sus juicios basados en la memoria eran correctos.

A la vez, mediante neuroimagen funcional, los investigadores consiguieron identificar una región específica en la corteza prefrontal del cerebro esencial para la toma de decisiones basadas en la metamemoria, es decir, la consciencia de que podemos recordar información cuando la necesitamos para tomar una decisión. Cuando la inactivaban se producía un deterioro selectivo de la confianza de los macacos en que podían recordar, pero no de la memoria misma.

Según los investigadores, estos resultados abren el camino para un mejor estudio de las bases neuronales de la metacognición utilizando un modelo animal, donde la metamemoria había sido difícil de evaluar hasta ahora.

Tomado de: http://www.abc.es/ciencia/abci-monos-fian-buena-memoria-para-hacer-apuestas-201701122040_noticia.html