Carbonero de cabeza negra (Poecil atricabilus)Los paseriformes norteamericanos, pequeñas aves paseriformes que viven en bosques caducifolios y mixtos, tienen una memoria extraordinaria que puede recordar la ubicación de miles de bocados de comida para ayudarles a sobrevivir el invierno. Ahora los científicos están en Instituto Zuckerman de Comportamiento Cerebral y Mente de la Universidad de Columbia Descubrieron cómo los carboneros pueden recordar tantos detalles: memorizan la ubicación de cada alimento utilizando la actividad de las células cerebrales similar a un código de barras.

“Descubrimos que cada recuerdo se caracteriza por un patrón único de actividad en el hipocampo, la parte del cerebro que almacena los recuerdos”, dijo el Dr. Dmitri Aronov, autor principal del estudio.

“Llamamos a estos patrones 'códigos de barras' porque son etiquetas muy específicas para recuerdos individuales; por ejemplo, el código de barras de dos cachés diferentes no relacionados, incluso si esos cachés están uno al lado del otro”.

“Hay varios hallazgos en humanos que son totalmente consistentes con el mecanismo del código de barras”, añadió el Dr. Salman Shetty, primer autor del estudio.

Los científicos saben desde hace décadas que el hipocampo del cerebro es esencial para la memoria episódica, pero ha sido extremadamente difícil entender exactamente cómo se codifican esos recuerdos.

Esto se debe en parte a que en la mayoría de los casos es difícil saber qué podría recordar un animal en un momento determinado.

Para solucionar este problema en el nuevo estudio, el Dr. Aronoff y sus colegas observaron los carboneros.

Se dieron cuenta de que los carboneros brindan una oportunidad única para estudiar recuerdos episódicos porque las aves almacenan alimentos y luego deben recordar regresar a ellos más tarde.

“Cada caché es un momento bien definido, público y fácilmente observable en el tiempo durante el cual se forma una nueva memoria”, dijo el Dr. Aronoff.

“Al centrarnos en estos momentos especiales en el tiempo, pudimos identificar patrones de actividad relacionada con la memoria que nunca antes se habían observado”.

Los investigadores tuvieron que diseñar escenarios que permitieran un seguimiento detallado y automatizado del comportamiento a medida que los carboneros almacenan y recuperan alimentos.

También tuvieron que desarrollar técnicas para registros neuronales densos y a gran escala en sus cerebros mientras las aves se movían libremente.

Las grabaciones de sus cerebros durante el almacenamiento en búfer revelaron patrones dispersos, transitorios, similares a códigos de barras, de activación a través de las neuronas del hipocampo. Cada código de barras incluye sólo alrededor del 7% de las células del hipocampo.

“Cuando un pájaro crea un caché, alrededor del 7% de las neuronas responden a ese caché. Cuando un pájaro crea un caché diferente, responde un conjunto diferente del 7% de las neuronas”, dijo el Dr. Aronov.

Estos códigos de barras neuronales ocurrieron junto con la actividad convencional de las neuronas en el cerebro, que se estimulan en respuesta a lugares específicos, apropiadamente llamados células de lugar.

Pero, curiosamente, los códigos de barras de memoria episódica para ubicaciones de caché cercanas entre sí no tenían similitudes.

“Se asumió ampliamente que cuando un animal forma una nueva memoria, el lugar donde las células cambian”, dijo el Dr. Aronoff.

“Por ejemplo, colocar celdas puede aumentar o disminuir su activación cerca de la ubicación de un caché”.

Aunque ésta era la hipótesis predominante, nuestros datos no la respaldaban”.

“Parece que las células de lugar no representan información sobre los escondites, sino que permanecen relativamente estables mientras los carboneros almacenan y recuperan alimentos en el medio ambiente”.

“En cambio, los recuerdos episódicos están representados por un patrón adicional de actividad -un código de barras- que coexiste con las células del lugar”.

Los autores comparan los códigos de barras del hipocampo recién descubiertos con códigos hash informáticos, patrones que se asignan como identificadores únicos para diferentes eventos.

Sugieren que patrones similares a códigos de barras podrían ser un mecanismo para la rápida formación y almacenamiento de muchos recuerdos que no se superponen.

“Quizás la pregunta más importante es si el cerebro utiliza códigos de barras para impulsar el comportamiento y cómo lo hace”, dijo el Dr. Aronoff.

“No está claro si los carboneros activan códigos de barras y usan esos recuerdos de eventos de caché de alimentos mientras toman decisiones sobre dónde ir a continuación, por ejemplo”.

“Estas son preguntas que planeamos abordar en estudios futuros a través de entornos más complejos en el laboratorio donde registraremos la actividad cerebral a medida que las aves eligen qué escondites de alimentos visitar”.

“Esto es lo que esperaríamos si estuvieran planeando recuperar un objeto oculto antes de que lo hicieran”, dijo el Dr. Chetti.

“Queremos identificar esos momentos en los que un pájaro está pensando en una ubicación pero aún no ha llegado a ella, y ver si la activación del código de barras podría hacer que el pájaro vaya al caché”.

“También estamos interesados ​​en saber si la táctica del código de barras que descubrieron se utiliza ampliamente entre otros animales, incluidos los humanos. Investigaciones como esta pueden ayudar a arrojar luz sobre una parte fundamental de la experiencia humana”.

“Si piensas en cómo las personas se definen a sí mismas, quiénes creen que son y su sentido de sí mismas, los recuerdos episódicos de ciertos eventos son fundamentales para eso. Y eso es lo que estamos tratando de entender”.

a papel Sobre los resultados publicados en la revista. celúla.

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Salmán N. mierda et al. Códigos de barras de recuerdos episódicos en el hipocampo de aves acaparadoras de alimentos. celúla, publicado en línea el 29 de marzo de 2024; doi: 10.1016/j.cell.2024.02.032