Un estudio descubre distintas poblaciones de células temporales en el hipocampo de los murciélagos

El hipocampo es una región importante en el cerebro de los vertebrados que se sabe que desempeña un papel clave tanto en la navegación como en la codificación de los recuerdos y el aprendizaje. Si bien muchos estudios de neurociencia han investigado la función y la organización de esta región del cerebro, aún queda mucho por descubrir.

Investigaciones anteriores identificaron consistentemente una población de células en el hipocampo, conocidas como células del tiempo, que forman secuencias temporales que son críticas tanto para la navegación en diferentes entornos como para la memoria episódica (es decir, la capacidad de recordar eventos del pasado). La capacidad de estas células para producir secuencias temporales ahora está ampliamente documentada, pero aún no está claro si representan experiencias dependientes del contexto o del tiempo per se.

Un equipo de investigadores de la Universidad Hebrea de Jerusalén y el Instituto de Ciencias Weizmann descubrió recientemente que distintas poblaciones de células del hipocampo codifican el tiempo de manera diferente para sí mismas y para otros en el entorno circundante. Sus hallazgos, publicados en Neurociencia de la naturaleza, delinean dos tipos de células de tiempo del hipocampo, a las que denominaron células de tiempo «contextuales» y «puras». Ambos pueden representar tiempo para uno mismo, así como para otros en contextos sociales.

«Este artículo fue inspirado por nuestro trabajo anterior de 2018donde descubrimos las células de lugar social, neuronas que representan la posición de otros en el hipocampo del murciélago», dijo a Medical Xpress David Omer, uno de los investigadores que llevó a cabo el estudio.

«Dado que cualquier comportamiento social requiere coordinación entre al menos dos individuos, tanto en el espacio como en el tiempo, y como ya sabíamos por estudios previos, hay células temporales en el hipocampo (es decir, células que están sintonizadas en un momento particular del tiempo, relativo a un evento propio) la búsqueda de representaciones del tiempo para otros en el hipocampo parecía razonable».

Omer y sus colegas Liora Las y Nachum Ulanovsky realizaron sus experimentos con murciélagos de la fruta egipcios, una especie de megamurciélago que se encuentra típicamente en África, Medio Oriente, el Mediterráneo y la India. El murciélago de la fruta egipcio es un animal muy social que se sabe que se desenvuelve muy bien en los entornos.

Para estudiar las funciones de las diferentes células del tiempo, los investigadores diseñaron una nueva tarea de aprendizaje observacional en la que pudieron probar los murciélagos. En esta tarea, un murciélago observador observó el vuelo de otro murciélago (llamado el demostrador), recordando su objetivo de vuelo. Después de que el murciélago de demostración regresara a su punto de partida, se le enseñó al murciélago observador a imitar a su compañero y volar al mismo lugar objetivo para recibir una recompensa.

«Durante los experimentos, utilizamos dispositivos inalámbricos miniaturizados para registrar la actividad neuronal del hipocampo del murciélago observador», explicó Omer. «Para registrar las células de tiempo, observamos la actividad neuronal en el hipocampo en relación con el momento de aterrizaje del murciélago registrado por el observador (células de tiempo clásicas) o el momento de aterrizaje del otro murciélago (‘células de tiempo social’). »

Usando dispositivos inalámbricos, el equipo registró la actividad de las celdas de tiempo cuando los murciélagos aterrizaron en diferentes lugares dentro del mismo entorno, algo que nunca antes se había hecho. En última instancia, esto permitió al equipo descubrir dos nuevos tipos de codificación de tiempo del hipocampo, denominados codificación de tiempo «contextual» y «pura».

«También encontramos ‘células de tiempo social’, células de tiempo que codifican secuencias temporales alineadas con el aterrizaje del otro», dijo Omer. «Junto con las células de lugar social, estas células pueden apoyar la coordinación en el espacio y el tiempo entre uno mismo y los demás en los comportamientos sociales».

Los hallazgos recopilados por este equipo de investigadores sugieren que hay dos tipos diferentes de celdas de tiempo, cada una de las cuales usa códigos de tiempo distintos. Las celdas de tiempo «contextuales» pueden representar tanto el espacio como el tiempo dentro del mismo entorno y podrían apoyar la memoria episódica. Las celdas de tiempo «puras», por otro lado, solo codifican el tiempo transcurrido. Finalmente, el experimento de los investigadores también condujo a la observación de células de tiempo «sociales», una población de células en el cerebro de los mamíferos que crea representaciones del tiempo para sus compañeros y otras personas en el entorno de un animal.

En conjunto, estos hallazgos arrojan nueva luz sobre la compleja organización del hipocampo. En el futuro, podrían allanar el camino para nuevos descubrimientos importantes sobre cómo el cerebro humano codifica episodios específicos del pasado, percibe el tiempo de los intervalos y apoya la coordinación entre uno mismo y los demás a lo largo del tiempo.

«Nuestros hallazgos contribuyen a una evidencia acumulada recientemente creciente de que el sistema del hipocampo puede codificar otras dimensiones además del espacio», agregó Omer. «Esta evidencia no se refleja bien en los modelos computacionales actuales de los circuitos del hipocampo, y esto debería abordarse en estudios futuros. Ahora planeo estudiar cómo el hipocampo integra la codificación del espacio con otros códigos, siendo la codificación social uno de ellos».

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