agosto 12, 2022

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La memoria de trabajo se basa en interacciones recíprocas en todo el cerebro.

Resumen: Los investigadores demuestran cómo se mantiene la memoria de trabajo visual en regiones cerebrales interconectadas en ratones.

fuente: Centro de bienvenida de Sainsbury

¿Cómo recuerda el cerebro un número de teléfono antes de llamar? La memoria de trabajo es un componente esencial de la cognición, ya que permite que el cerebro recuerde información temporalmente y la use para dirigir el comportamiento futuro.

Si bien varios estudios previos han revelado la participación de muchas regiones del cerebro, aún no está claro cómo interactúan estas múltiples regiones para representar y mantener la memoria de trabajo.

En un nuevo estudio publicado hoy en templar la naturalezaLos neurocientíficos de Sainsbury Wellcome de UCL han investigado las interacciones recíprocas entre dos regiones del cerebro que explican la memoria de trabajo visual en ratones.

El equipo descubrió que la conectividad entre estos dos sitios de memoria de trabajo, la corteza parietal y la corteza premotora, dependía conjuntamente de escalas temporales momentáneas.

Hay muchos tipos diferentes de memoria de trabajo y, durante los últimos 40 años, los científicos han tratado de averiguar cómo se representan en el cerebro.

dijo el Dr. Ivan Voitov, investigador en el Laboratorio Mrsic-Flogel y primer autor del artículo.

Para superar este desafío, los investigadores de SWC compararon una tarea que depende de la memoria de trabajo con una tarea más simple que no depende de la memoria de trabajo. En la tarea de memoria de trabajo, las ratas recibieron un estímulo sensorial seguido de un retraso y luego tuvieron que hacer coincidir el siguiente estímulo con el estímulo que vieron antes del retraso.

Esto significa que durante el período de retraso, los ratones necesitaban una representación en su memoria de trabajo del primer estímulo para tener éxito en la tarea y recibir una recompensa. En cambio, en la tarea independiente de la memoria de trabajo, la decisión que tomaron las ratas respecto al estímulo secundario no estuvo relacionada con el primer estímulo.

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Al comparar estas dos tareas, los investigadores pudieron notar la parte de la actividad neuronal que dependía de la memoria de trabajo en lugar de la actividad normal que solo estaba relacionada con el entorno de la tarea.

Descubrieron que la mayor parte de la actividad neuronal no estaba relacionada con la memoria de trabajo y, en cambio, las representaciones de la memoria de trabajo se incluyeron dentro de los patrones de actividad de «alta dimensión», lo que significa que solo pequeñas fluctuaciones alrededor del disparo promedio de las células individuales transportaban información de la memoria de trabajo.

Para comprender cómo se conservan estas representaciones en el cerebro, los neurocientíficos utilizaron una técnica llamada optogenética para silenciar selectivamente partes del cerebro durante el período de retraso y observaron la interrupción de lo que los ratones estaban recordando.

Curiosamente, encontraron que silenciar las representaciones de la memoria de trabajo en las áreas corticales motoras frontales o parietales resultó en déficits similares en la capacidad de las ratas para recordar el estímulo anterior, lo que implica que estas representaciones dependían instantáneamente entre sí durante el retraso.

Para probar esta hipótesis, los investigadores desactivaron una región mientras registraban la actividad que se le enviaba desde la otra región. Cuando se interrumpió la corteza parietal, la actividad entregada por la corteza a la corteza parietal permaneció prácticamente sin cambios en términos de actividad media.

Descubrieron que la mayor parte de la actividad neuronal no estaba relacionada con la memoria de trabajo y, en cambio, las representaciones de la memoria de trabajo se incluyeron dentro de los patrones de actividad de «alta dimensión», lo que significa que solo pequeñas fluctuaciones alrededor del disparo promedio de las células individuales transportaban información de la memoria de trabajo. La imagen es de dominio público.

Sin embargo, la representación de la actividad de la memoria de trabajo se deshabilitó específicamente. Esto también fue cierto en el experimento inverso, cuando interrumpieron la corteza motora y observaron la corteza parietal y también notaron una alteración específica de la memoria de trabajo de la comunicación cortical y cortical.

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«Al registrar y procesar circuitos a largo plazo en la corteza cerebral, hemos descubierto que la memoria de trabajo reside en patrones de actividad codependientes en áreas corticales interconectadas, lo que preserva la memoria de trabajo a través de la comunicación recíproca instantánea», dijo el profesor Tom Mersic-Flugel. . D., director del Sainsbury Wellcome Center y coautor del artículo.

El siguiente paso de los investigadores es buscar patrones de actividad comunes a estas regiones. También planean estudiar tareas de memoria de trabajo más complejas que modulan la información específica que se almacena en la memoria de trabajo, así como su fuerza.

Para este propósito, los neurocientíficos utilizarán dispersores de interferencia que contienen información sensorial para sesgar lo que el ratón cree que es el próximo objetivo. Estos experimentos les permitirán desarrollar una comprensión más precisa de las representaciones de la memoria de trabajo.

Financiación: Esta investigación fue financiada por Wellcome Trust, la Fundación Gatsby y la Universidad de Basilea.

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Sobre esta noticia de investigación de la memoria

autor: Abril Cashin Garbutt
fuente: Centro de bienvenida de Sainsbury
Contacto: April Cashin Garbutt – Centro de Bienvenida de Sainsbury’s
imagen: La imagen es de dominio público.

búsqueda original: acceso abierto.
«Los bucles de retroalimentación cortical vinculan las representaciones distribuidas de la memoria de trabajoPor Ivan Voitov et al. templar la naturaleza


Resumen

Los bucles de retroalimentación cortical vinculan las representaciones distribuidas de la memoria de trabajo

La memoria de trabajo, la capacidad del cerebro para recibir información y usarla de manera flexible para dirigir el comportamiento, es un componente clave de la cognición. Aunque se ha observado actividad relacionada con la memoria de trabajo en muchas regiones del cerebro, aún no está claro cómo las poblaciones neuronales representan realmente la memoria de trabajo y los mecanismos por los cuales se mantiene esta actividad.

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Aquí describimos la ejecución neuronal de la memoria de trabajo visual en ratas como una alternancia entre una tarea de emparejamiento retrasado que no es de muestra y una tarea de discriminación simple que no requiere memoria de trabajo pero tiene las mismas estadísticas de estímulo, movimiento y recompensa.

Las interrupciones optogenéticas transitorias revelaron que se requerían selectivamente regiones distribuidas de la neocorteza para mantener la memoria de trabajo. La actividad de la población en el área visual AM y el área motora M2 durante el período de retraso estuvo dominada por dinámicas estructuradas de baja dimensión, sin embargo, eso fue independiente de la memoria de trabajo.

En cambio, las representaciones de la memoria de trabajo se incluyeron en la actividad de la población de alta dimensión, presentes en ambas regiones corticales, y persistieron durante el retraso entre el estímulo y las respuestas de comportamiento esperadas durante la tarea de memoria de trabajo.

Para probar si la naturaleza distribuida de la memoria de trabajo depende de interacciones recíprocas entre áreas corticales, silenciamos un área cortical (AM o M2) mientras registramos la retroalimentación que recibió de la otra.

La interrupción transitoria de cualquier región interrumpe selectivamente la comunicación interregional de la memoria de trabajo. Por lo tanto, las áreas mutuamente correlacionadas mantienen representaciones de alta dimensión asociadas con la memoria de trabajo.