El estudio proporciona el primer examen funcional de cómo la inhibición de largo alcance que se inicia en la zona incierta da forma a los cálculos de la neocorteza y la regulación de sus funciones.
Científicos alemanes han descubierto que la zona incierta, un área del cerebro poco conocida, se comunica de una forma poco ortodoxa con la neocorteza, el sitio de almacenamiento definitivo de los recuerdos, para controlar rápidamente la formación de la memoria. Los investigadores sostienen que el estudio de la memoria tiene implicaciones que van desde su tratamiento y los trastornos de ansiedad hasta la inteligencia artificial y el diseño eficiente de ‘hardware’ y ‘software’ y, por lo tanto, es de gran importancia.
Para formar recuerdos, el cerebro necesita construir asociaciones entre las señales sensoriales que vienen ‘de abajo hacia arriba’ (o de afuera hacia adentro) del entorno y las señales ‘de arriba hacia abajo’ (o de adentro hacia afuera) generadas internamente que transmiten información sobre experiencias pasadas y los objetivos actuales. Estas señales de arriba hacia abajo continúan siendo enigmáticas y, por lo tanto, son un foco importante de la investigación actual.
En la zona de incertidumbre
La doctora Anna Schroeder, primera autora del estudio, decidió centrarse en un núcleo subtalámico predominantemente inhibidor, la zona incierta (también conocida como ‘zona incerta’ o ‘zona de incertidumbre’), para abordar esta importante cuestión. Aunque la función de esta región cerebral sigue siendo una incógnita, los hallazgos preliminares de estos investigadores indicaron que la zona incierta envía proyecciones inhibitorias que inervan (transmiten estímulos nerviosos) selectivamente regiones de la neocorteza que se sabe que son importantes para el aprendizaje.
«Los resultados fueron sorprendentes», recuerda Schroeder. «Si bien aproximadamente la mitad de las sinapsis desarrollaron respuestas positivas más fuertes durante el aprendizaje, la otra mitad hizo exactamente lo contrario. En efecto, lo que observamos fue una redistribución completa de la inhibición dentro del sistema debido al aprendizaje», explicó Schroeder. Esto sugiere que las sinapsis de la zona incierta codifican la experiencia previa de una manera única y bidireccional. Las proyecciones de esta zona codifican la relevancia aprendida de los estímulos sensoriales.
También descubrieron que estas proyecciones inhibidoras forman preferentemente conexiones funcionales con otras neuronas inhibidoras en la neocorteza, creando, de hecho, un circuito desinhibitorio de largo alcance. «Esta conectividad implica que una activación de la zona incierta debería resultar en una excitación neta de los circuitos neocorticales», sostiene Schroeder. «Sin embargo, combinar esto con la redistribución de la inhibición que vemos con el aprendizaje muestra que esta vía probablemente tenga consecuencias computacionales aún más ricas para el procesamiento neocortical».
Las claves en las vías inhibidoras de largo alcance
«Las vías inhibidoras de largo alcance son mucho más dispersas y menos numerosas, pero la creciente evidencia sugiere que aún pueden tener efectos sorprendentemente sólidos en la función y el comportamiento de la red», dice el profesor Johannes Letzkus, quien dirigió el estudio. Los investigadores descubrieron que silenciar estas proyecciones durante la fase de aprendizaje perjudica, más adelante, el rastro de la memoria, lo que indica que la plasticidad bidireccional que ocurre en estas proyecciones es necesaria para el aprendizaje.
Este trabajo proporciona el primer examen funcional de cómo la inhibición de largo alcance que se inicia en la zona incierta da forma a los cálculos de la neocorteza y la regulación de sus funciones. Las señales identificadas en este estudio probablemente sean críticas no solo para la memoria, sino también para una serie de funciones cerebrales adicionales, como la atención. El estudio fue publicado en la revista académica Neuron.
