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Papel del hipocampo en la memoria y el aprendizaje

Hipocampo y Memoria

El papel del hipocampo en la memoria y en el aprendizaje es fundamental. El problema de las enfermedades mentales, como las demencias, convierten el tema de la memoria en una de las prioridades de estudio de la neurociencia cognitiva.  Los primeros estudios neurológicos del hipocampo en los años 50 fueron fundamentales para descubrir la relación entre hipocampo y memoria. En particular, el caso del paciente H.M., fue fundamental para descubrir la función del hipocampo.  Dicho paciente sufría de una epilepsia intratable. El foco de la epilepsia estaba en el hipocampo. Para tratar al paciente, se decidió hacer una operación de neurocirugía. La operación consistió en extirparle todo el hipocampo. Era la primera vez que se hacía esta intervención y no se sabía que efectos tendría la operación en las capacidades mentales del paciente. Solo se esperaba que con la intervención la epilepsia desapareciera. Y aunque el tratamiento tuvo éxito, también aparecieron nuevos problemas en sus capacidades mentales. El más inesperado de los problemas fue que el paciente no era capaz de generar nuevos recuerdos. Podía ver una película y al cabo de 10 minutos, volver a verla como si fuese la primera vez. No se acordaba de haberla visto nunca. Pero en cambio, si que podía recuperar los recuerdos anteriores a la operación. Entonces, se decidió estudiar a fondo todas las capacidades mentales del paciente y su evolución en el tiempo.

Este caso permitió descubrir que el hipocampo es una estructura importante en el procesamiento de la información, pero sobretodo, que el hipocampo juega un papel fundamental en el almacenamiento de la información nueva en la memoria.

Es a partir de este caso, que los neurocientíficos empiezan a proponer teorías explicativas sobre los circuitos y áreas cerebrales implicados en la memoria a corto y largo plazo.

Neuroanatomía

El hipocampo es una estructura situada en la parte medial del lóbulo temporal.

El hipocampo se divide en cuatro regiones, subículo, asta de Amón (la región superior o CA1 y la región inferior o CA3) y el giro dentado. Por ejemplo, hace poco se demostró que las neuronas dorsales de la región CA1 sirven para recordar los contextos associados a la recompensa que genera la nicotina. El neurotransmisor más importante en el hipocampo es el glutamato (excitador) aunque también hay otros tan importantes como el GABA (inhibidor).

Teorías sobre la Memoria

En la actualidad hay dos modelos que permiten explicar cómo la información que recibimos durante el día, pasa a ser memoria y qué áreas cerebrales están implicadas.

La primera hipótesis conocida como “Modelo Estándar”, sugiere que las memorias (a corto y a largo plazo) se generan en el hipocampo, y que sólo la memoria a largo plazo es transferida totalmente al neocórtex. En el neocórtex, estas nuevas informaciones son almacenadas y se pueden recuperar posteriormente.

La segunda hipótesis es la llamada “Huella Múltiple”. Esta teoría propone que  el área hipocampal funciona como una área generadora de memorias, pero con la diferencia de que, en esta teoría, la memoria a largo plazo no se transfiere de forma total al neocórtex. Esta teoría propone que ciertos recuerdos episódicos se quedan almacenados únicamente en el hipocampo.

State of the Art

Hasta hace poco, no había forma de poder probar empíricamente ninguna de las teorías propuestas. Es en un estudio de abril del 2017, cuando investigadores consiguen etiquetar células y diferenciarlas unas con otras, según el tipo de memoria que codifican.

De esta forma se observó que se podía rastrear y definir los diferentes circuitos neuronales de la memoria. En el estudio, se llevó a cabo un experimento de memoria a través de condicionamiento instrumental en ratones. Cada vez que los ratones entraban en una habitación determinada del laboratorio, se ponía en marcha una luz y después de la luz, se les proporcionaba una ligera descarga eléctrica. Una vez los ratones estaban condicionados, es decir, habían asociado la aparición de la luz con una posterior descarga eléctrica y la habitación, los científicos pudieron utilizar la luz y la habitación como estímulos de recuperación memorística. Los investigadores marcaron las células de memoria en tres áreas cerebrales: el hipocampo, la corteza prefrontal y la amígdala basolateral (área de recuerdos emocionales).

Los científicos observan que un día después del condicionamiento, hay elementos de memoria que son almacenados en áreas del hipocampo y otros en la corteza prefrontal.

Los cientificos encontraron extraño que las celulas de la memoria de la corteza prefrontal, los primeros días, se comportaban como marcadores silenciosos. Es decir, solo se conseguia activar la memoria del evento traumatico  en las celulas prefrontales cuando  las ratas estaban delante de los estimulos condicionados (luz y habitación). Cuando se activaban las memorias traumaticas,  las ratas se quedaban paralizadas. Pero cuando las ratas no eran expuestas a la luz, entonces no recordaban el estimulo aversivo.

Tal y como dice el profesor Kitamura: “Esto es contrario a la teoría estándar de la consolidación de la memoria, la que dice que las memorias se transfieren gradualmente al neocortex para formar los recuerdos. estos hallagos parecen indicar que se genera memoria desde el primer momemto en el cortex prefrontal”. Por ejemplo, en la amígdala baso lateral, una vez que ha habido la formación del recuerdo emocional, se puede evocar (sin variación) en cualquier momento después de su generación.

Los investigadores observan que, transcurridas dos semanas después del condicionamiento, las células silenciosas de la corteza prefrontal acaban provocando  modificaciónes anatómicas y fisiológicas en el área prefrontal. Es en este momento, cuando los animales son capaces de recordar de forma natural el evento (ya no necesitan exposición a la luz) y las consecuencias del evento. A diferencia de lo que ocurría en un primer momento, donde sólo podían recordar el evento traumatico  si tenían delante de los ojos los estímulos condicionados.

Por lo tanto, cuando se llega a este punto de maduración en el área prefrontal, las células hipocampales ya no son necesarias para la recuperación del evento, pero si que lo son antes de la maduración celular. El área prefrontal en este momento, puede actuar y evocar los recuerdos sin tener ningún estímulo que los provoque.

Este estudio hace que se tenga que llevar a cabo una revisión de las teorías expuestas para explicar la formación y el almacenamiento de la memoria, ya que se ha observado que la corteza cerebral, sobre todo la parte prefrontal, juega un papel importantísimo desde los primeros momentos en la formación de la memoria a largo plazo.

 

 

Autor:

Jaime Guilera

 

Citar en APA:

Guilera, Jaime. (2017, May 23). Papel del  hipocampo en la memoria y el aprendizaje.

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Referencias bibliográficas 

Eichenbaum, H. (2000). A cortical–hippocampal system for declarative memory. Nature Reviews Neuroscience1(1), 41.

Squire, L. R., & Zola, S. M. (1997). Amnesia, memory and brain systems. Philosophical Transactions of the Royal Society B: Biological Sciences352(1362), 1663-1673.

http://neurosciencenews.com/memory-consolidation-hippocampus-6360/

Kitamura, T., Pignatelli, M., Suh, J., Kohara, K., Yoshiki, A., Abe, K., & Tonegawa, S. (2014). Island cells control temporal association memory. Science343(6173), 896-901.

Xia, L., Nygard, S. K., Sobczak, G. G., Hourguettes, N. J., & Bruchas, M. R. (2017). Dorsal-CA1 hippocampal neuronal ensembles encode nicotine-reward contextual associations. Cell reports19(10), 2143-2156.

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