Identifican el circuito cerebral que se usa para el aprendizaje por memoria

Las personas aprenden de sus propias experiencias, pero también de las de los demás. Este tipo de aprendizaje, conocido como aprendizaje observacional, ofrece una gran ventaja evolutiva, según Kay Tye, profesora asociada de Ciencias Cerebrales y Cognitivas del Instituto Tecnológico de Massachusetts (MIT, por sus siglas en inglés), y miembro del Instituto Picower para el Aprendizaje y la Memoria del MIT, en Estados Unidos. Ahora, junto a sus colegas del MIT, han identificado el circuito cerebral que necesario para este aprendizaje.

"Gran parte de lo que aprendemos día a día es a través de la observación", asegura esta experta. "Especialmente para algo que potencialmente te lastimará o matará, podrías imaginar que el costo de aprenderlo de primera mano es muy alto. La capacidad de aprenderlo a través de la observación es extremadamente adaptativa y brinda una gran ventaja para la supervivencia", añade.

Tye y sus colegas del MIT han identificado el circuito cerebral que se requiere para este tipo de aprendizaje y que es diferente de la red cerebral utilizada para aprender de las experiencias de primera mano, depende de la información de una parte del cerebro responsable de interpretar las señales sociales, según las conclusiones del estudio, publicado en Cell y en el que participaron también el exestudiante de doctorado Stephen Allsop, junto con Romy Wichmann, Fergil Mills y Anthony Burgos-Robles, que lo co-lideraron.

Estudios previos de exploración cerebral en humanos sugirieron que dos partes del cerebro conocidas como corteza cingulada anterior (ACC, por sus siglas en inglés) y amígdala basolateral (BLA, por sus siglas en inglés) están activas cuando aprendemos observando a los demás.

La ACC está involucrada en la evaluación de la información social, entre otras funciones, y la BLA juega un papel clave en el procesamiento de las emociones; pero no se sabía cómo interactúan estas regiones para aprender de la experiencia de los demás. 

Los ratones aprendían a temer la señal

Para tratar de desentrañar este proceso, el equipo del MIT investigó qué sucede en los cerebros de los ratones mientras observan a otro ratón recibiendo descargas eléctricas combinadas con una señal como un tono o una luz.

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Los ratones recibían descargas eléctricas combinadas con una señal

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Durante este procedimiento, los roedores que reciben las descargas aprenden a temer la señal y se quedan paralizados cuando la escuchan más tarde. Los autores descubrieron que cuando los animales que habían visto este proceso escucharon la señal un día después, se congelaron por el miedo, a pesar de que no habían experimentado ninguna descarga durante el acondicionamiento.

Una vez que los investigadores demostraron que los ratones habían aprendido a conectar la señal y el 'shock' simplemente observando a otros ratones, se dispusieron a descubrir qué estaba sucediendo en la ACC y la BLA cuando los ratones observadores aprendieron a hacer la asociación.

Registraron la actividad eléctrica en ambas regiones mientras los animales observaban el proceso de acondicionamiento del miedo, luego realizaron un nuevo tipo de análisis llamado análisis de trayectoria neuronal, que revela cómo las neuronas cambian sus tasas de activación a medida que se aprende un comportamiento.

Transmisión de información entre dos partes del cerebro

Este análisis, realizado por la autora del estudio y estudiante de posgrado de MIT Chia-Jung Chang, mostró que la ACC se vuelve mucho más activa a medida que el ratón presencia la experiencia de otro roedor. Luego, transmite información sobre la experiencia a la BLA, que la usa para formar una asociación entre la señal y el shock. "El cíngulo anterior está transmitiendo que hay información importante que extraer del demostrador -explica Tye-. Se trata de traducir información socialmente derivada y enviarla a la BLA para asignar allí valor predictivo".

En experimentos posteriores, los investigadores identificaron neuronas específicas en la ACC que se conectan directamente con las neuronas en la BLA. Cuando los científicos bloquearon la conexión ACC y BLA en roedores que estaban recibiendo descargas emparejadas con un tono, no hubo efecto en la capacidad del ratón observador de conectar la señal con la descarga, ofreciendo evidencia adicional de que este circuito está específicamente involucrado en el aprendizaje por memoria.

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La ACC se vuelve más activa a medida que el roedor aprende de la experiencia de otro

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"Si el animal está teniendo la experiencia de forma subjetiva, no tiene que extraer información de otro animal -apunta Tye-. Eso es lo que nos permitió concluir que el cíngulo anterior está proporcionando información que llega del entorno social".

Los investigadores también mostraron que la ACC es necesaria para tipos más generales de comportamiento social, como la interacción con un ratón juvenil no amenazante. La señal de ACC al BLA también se necesita para aprender a temer a un ratón agresivo después de verlo interactuar con otro.

Tye asegura que ahora espera estudiar si este circuito también está activo cuando los ratones aprenden de otros tipos de experiencias, como ver a otro ratón ganar una recompensa por realizar una tarea en particular.