TL; DR: Usando el engrama.
Hay mucho en esto. Si realmente quieres entenderlo, lee mi explicación de arriba a abajo sin saltarte hacia adelante. Si llegas hasta el final, hay un pequeño tratamiento de video.
Nota: todo el lenguaje bioquímico / anatómico tiene enlaces a los recursos. Si lees de arriba a abajo, todas estas palabras tendrán enlaces a un recurso apropiado que explica el término. Para permitir una lectura menos distraída, si un término se usa más de una vez, por lo general no convertí el término repetido en un enlace.
Ahora, sin más preámbulos …
Hay diferentes formas de memoria
Clasificaciones de memoria
Hay muchas formas de clasificar la memoria:
- Declarativo vs. No declarativo (recuperación que puede ser declarada verbalmente o no)
- Implícito vs. Explícito (ya sea que la recolección se haya producido consciente o intencionalmente)
- Asociativo vs. No asociativo (memoria desencadenada por el condicionamiento clásico o habituación / sensibilización)
- Corto plazo vs. Intermedio plazo vs. Largo plazo
El siguiente cuadro intenta poner todas las diferentes clasificaciones de memoria juntas:
La memoria es declarativa o no declarativa
La forma más común de definir memoria, sin embargo, es usar la siguiente clasificación:
- La memoria declarativa es la memoria de hechos, lugares y eventos.
- La memoria no declarativa (también conocida como memoria de procedimiento ) es la memoria de habilidades, hábitos, respuestas emocionales y algunos reflejos.
Las partes del sistema nervioso involucradas en el procesamiento de la información en la memoria declarativa (formación del hipocampo y diencéfalo) son diferentes de aquellas involucradas en la memoria no declarativa (cuerpo estriado, cerebelo y amígdala).
La memoria declarativa está disponible para la conciencia, mientras que la memoria no declarativa no está disponible para la conciencia.
La memoria es a corto o largo plazo
La nueva información sensorial se procesa primero en una forma de memoria denominada memoria intermedia durante un período de varios segundos y luego se transfiere a la memoria a corto plazo durante un período de segundos a minutos. La nueva información, dependiendo de su importancia percibida, puede procesarse mediante un proceso denominado consolidación en la memoria a largo plazo donde se almacena por períodos de días o años.
Una forma de memoria a corto plazo que está involucrada en operaciones secuenciales en algunas formas de información se llama memoria de trabajo .
No se sabe si la consolidación de recuerdos a largo plazo debe involucrar el procesamiento a través de la memoria a corto plazo. Aquí hay dos teorías actuales:
un)
segundo)
La memoria a corto plazo es la retención de información sobre hechos, eventos o lugares que aún no se han consolidado en la memoria a largo plazo. La memoria a largo plazo es el almacenamiento de información que es relativamente estable y no requiere un refrigerio continuo.
Recuerdos pueden ser olvidados (Amnesia)
El trauma en el cerebro (por ejemplo, conmoción cerebral, accidente cerebrovascular, etc.) puede causar la pérdida de recuerdos (amnesia).
La amnesia retrógrada es la pérdida de memoria de eventos pasados que sucedieron (meses o años) antes del trauma.
La amnesia anterógrada es la incapacidad después del trauma para formar nuevos recuerdos y, por lo tanto, solo tiene recuerdos pasados para recordar.
Este cuadro compara el patrón de memoria de la amnesia anterógrada y retrógrada:
Ocasionalmente, la amnesia es puramente transitoria. Un ejemplo de esta forma de amnesia se llama amnesia global transitoria que puede ser el resultado de una variedad de causas derivadas de un ataque isquémico transitorio (AIT) o un déficit neurológico isquémico reversible (un AIT de más de 24 horas pero más corto de 1 semana). En esta forma hay una breve fase de amnesia retrógrada asociada con una amnesia anterógrada repentina que dura de minutos a días.
Conmigo hasta ahora? Ahora, para ver la gran imagen de cómo funciona la memoria …
Engramas
¿Qué es un rastro de memoria ( es decir , Engram)?
Un engrama es la representación física de una memoria. Es cualquier grupo de neuronas que cada una altera su fuerza de sinapsis para un estímulo dado ( p . Ej. , Nueva información) en el camino hacia el almacenamiento en la memoria (explicado más adelante). El patrón inducido de eficacia sináptica alterada es, por su naturaleza, de larga duración.
El engrama visualizado se representa en el siguiente diagrama (el engrama se representa tradicionalmente como una estructura reticular) con los nodos 1 a 9 :
Cada número representa un cuerpo celular neuronal. Las líneas representan conexiones recíprocas entre las neuronas (axones).
Cada neurona se ve así (este nudo en el medio es un cuerpo de célula neuronal):
Y los axones (cosas que parecen tentáculos) se conectan a otras neuronas. Cuando dos neuronas tienen una conexión recíproca a través de sus axones, forman parte del engrama (como una conexión entre los nodos 2 y 4 en el diagrama de engrama).
El engrama se activa mediante un estímulo, por ejemplo, la siguiente imagen de un círculo:
Al percibir esta imagen con los ojos, se crea un conjunto único de sinapsis entre un grupo de neuronas (el engrama). Cuanto más mire sobre esta imagen (u objetos similares), más fuerte se vuelve la conexión entre esas mismas neuronas. Después de que esto ha sido “aprendido”, la activación parcial de ese conjunto de neuronas conduce a la activación de la representación completa del estímulo (en nuestro caso, un “círculo”). Por ejemplo, ahora cuando veas la siguiente imagen, la relacionarás con un círculo, y ese mismo engrama se fortalecerá aún más (y se ajustará ligeramente para incorporar este patrón modificado pero relacionado):
¿Dónde está Engram ubicado en el cerebro?
El engrama se encuentra en partes distribuidas de la neocorteza (corteza cerebral de seis capas que se encuentra solo en mamíferos) y la mayoría de estas regiones comprenden áreas de asociación recibir información sensorial de áreas sensoriales primarias como la corteza visual primaria, la corteza auditiva y la corteza somatosensorial.
Las áreas de asociación envían nueva información sensorial a los lóbulos temporales mediales para su procesamiento en la formación del hipocampo , que luego transmite esa información procesada a las áreas de asociación para su consolidación en la memoria.
El engrama existe como conjuntos de neuronas en la neocorteza con sinapsis que muestran una importante alteración plástica en la eficiencia sináptica (discutido más adelante).
Algunas áreas están relacionadas con información sobre hechos, eventos, idioma y lugares. Otras áreas almacenan información sobre el contenido emocional de nuestras memorias con respecto a eventos pasados, personas, etc.
Las áreas neocorticales prefrontales para la memoria están relacionadas con la memoria de trabajo y la información almacenada que se refiere a la fuente (lo que ayuda a relacionar las memorias con la hora y el lugar en el que se recibió la información almacenada).
Aquí hay un diagrama demasiado simplificado de esas conexiones:
Espero no perderte! La discusión restante esencialmente describe cómo un engrama logra su tarea, electrofisiológicamente …
El hipocampo procesa información para la memoria
Sección media sagital (corte) a través del cerebro, vista medial.
El hipocampo es una estructura crucial dentro de la formación del hipocampo que consta de giro dentado, hipocampo y subículo. Esta estructura cortical plegada es una región de corteza de tres capas en los lóbulos temporales medial.
Toda la nueva información sensorial destinada al almacenamiento en la memoria se procesa a través de la formación del hipocampo. Aquí hay un diagrama de flujo de información:
La información fluye a través de la formación del hipocampo
Las neuronas en la corteza entorrinal transmiten señales de excitación a las células en la circunvolución dentada, que a su vez excitan las células CA3 en el hipocampo. Las células CA3 tienen axones colaterales que producen sinapsis excitatorias con neuronas CA1 en el hipocampo. Las neuronas CA2 transmiten el mensaje excitatorio a las células en el subículo que, a su vez, retransmiten las señales a la corteza entorrinal. El paso de impulsos a través de este circuito induce plasticidad sináptica ( es decir , un cambio fisiológico o morfológico en una sinapsis que afecta su eficacia para futuras sinapsis).
El hipocampo muestra plasticidad sináptica (LTP)
Cuando las neuronas CA1 son excitadas por una estimulación de alta frecuencia ( HFS , aproximadamente 100 impulsos / segundo) tren de impulsos a lo largo de los axones colaterales de Schaffer de una neurona CA3, la sinapsis excitadora experimenta un gran aumento de larga duración en la eficiencia sináptica llamada potenciación a largo plazo (LTP) . Las sinapsis que muestran esta potenciación son las sinapsis glutamatérgicas en las espinas dendríticas en la neurona CA1.
La PLP es causada por cambios postsinápticos en las neuronas CA1
Durante el inicio de LTP, el cambio temprano que ocurre en la neurona CA1 es un aumento en la sensibilidad al transmisor excitador glutamato, debido a la inserción de nuevos receptores AMPA para glutamato en la membrana de las espinas dendríticas (ver la siguiente imagen) .
Un cambio posterior que hace que la neurona CA1 sea más receptiva a su entrada de excitación de la neurona CA3 es un aumento en el número de sinapsis entre las neuronas CA1 y CA1 ( es decir , nuevas conexiones: formación de nuevas espinas dendríticas y botones sinápticos asociados).
La activación del receptor NMDA es necesaria para inducir LTP
Un solo impulso presináptico libera glutamato en la hendidura, donde se une a los receptores AMPA y NMDA en la membrana postsináptica ( ver imagen superior ). Los canales de cationes del receptor AMPA se abren y la entrada subsiguiente de iones Na + produce un potencial postsináptico excitador (EPSP). Pero cada canal del receptor NMDA permanece bloqueado por un ion Mg2 + dentro del canal.
Un tren de impulsos presinápticos causa una despolarización prolongada y agrandada de la célula postsináptica por suma temporal. La despolarización mejorada aleja los iones Mg2 + de los canales NMDA y este desbloqueo permite que el Ca2 + entre en la célula postsináptica.
Por lo tanto, la estimulación tetánica causa un aumento en la concentración de Ca2 + intracelular, y esto conduce a la activación de dos proteína quinasa: proteína quinasa C y proteína quinasa dependiente de calcio calmodulina II (también llamada CAMKII).
La activación de estas enzimas altera la fosforilación de las proteínas clave de la membrana, incluidos los receptores AMPA, y existe evidencia de que estos pasos conducen a LTP. Hay tres elementos en el desarrollo de LTP en estas sinapsis, todos los cuales tienen su origen en las células postsinápticas. Estos elementos son:
- un aumento en la conductancia del canal AMPA (un efecto temprano)
- un aumento en el número de receptores AMPA (un efecto temprano)
- un aumento en el número de sinapsis (un efecto tardío) que implica la formación de nuevas espinas dendríticas y un aumento inducido en el número de botones sinápticos.
El hipocampo muestra plasticidad sináptica (LTD)
Cuando una neurona CA1 es excitada por un tren de impulsos a baja frecuencia ( LFS , aproximadamente 1 impulso / segundo) tren de impulsos que pasa a lo largo de los axones colaterales de Schaffer de una neurona CA3, la sinapsis excitatoria experimenta una gran caída persistente en la eficiencia sináptica: depresión a largo plazo (LTD) . Por lo tanto, las mismas sinapsis que muestran LTP cuando se estimulan intensamente (con una frecuencia alta) también pueden mostrar LTD cuando se estimulan débilmente por las neuronas CA3.
La activación de los receptores NMDA es un requisito previo tanto para LTP como para LTD. La diferencia crucial (entre si es LTP o LTD) es los diferentes aumentos en la concentración de Ca2 + intracelular producidos por la estimulación intensa (alta frecuencia -> LTP) o débil (baja frecuencia -> LTD) de los axones de las neuronas CA3.
El Ca2 + intracelular regula la plasticidad sináptica de las neuronas CA1
La estimulación de alta frecuencia (HFS) induce un aumento de la concentración de Ca2 + intracelular a> 5 μM en la neurona CA1. Este aumento es suficiente para activar las dos quinasas mencionadas previamente ( proteína quinasa C y proteína quinasa II dependiente de calcio-calmodulina ). Esas quinasas ahora alteran la fosforilación de proteínas clave que conducen a LTP.
Por otro lado, la estimulación de baja frecuencia (LFS) induce un aumento relativamente pequeño en la concentración de Ca2 + intracelular a <1 μM. En esos niveles bajos, se activan diferentes enzimas ( proteína fosfatasa , que hacen exactamente lo contrario de las quinasas mediante la eliminación de los grupos fosfato). Estas enzimas causan la desfosforilación de las proteínas, incluidos los receptores AMPA. Evidentemente, los pasos de defosforilación inducen la internalización de los receptores de AMPA. Esta reducción provoca una caída persistente en la sensibilidad de la neurona CA1 al glutamato, deprimiendo así el tamaño de los EPSP y dotando a la sinapsis de LTD.
Aquí hay una representación visual de lo que acabo de decir. Observe las frecuencias que activan sus respectivas enzimas (quinasas vs. fosfatasas):
La cantidad de activación de NMDA influye en la fuerza sináptica
LTP y LTD también se observan en el Neocortex
Se han estudiado las sinapsis excitatorias en las células de la capa III de la corteza inferotemporal (una parte de la neocorteza). Los registros intracelulares de células en la capa III (que no debe confundirse con el área V3) en respuesta a la estimulación de las células en la capa IV muestran cambios similares en la fuerza sináptica dependientes de la frecuencia, como se encuentran en el hipocampo. Esto sugiere fuertemente que un conjunto común de mecanismos subyacen al procesamiento de la información y al almacenamiento de la memoria en el cerebro. Estos mecanismos implican al importante transmisor excitador glutamato y a los cambios postsinápticos duraderos que los receptores de glutamato pueden inducir.
¿Dónde está ubicada la Memoria de procedimiento?
La memoria procedimental (no declarativa) se ocupa principalmente de los movimientos aprendidos que pueden invocarse fácilmente. Hay tres sitios anatómicos principales con las conexiones sinápticas funcionales para desempeñar este papel en la memoria de procedimiento:
- Área motora suplementaria y corteza premotora
- Striatum en los ganglios basales
- Cerebelo
Hay plasticidad sináptica (LTD) en el cerebelo
Las células de Purkinje son las únicas células de salida de la corteza cerebelosa. Cada célula de Purkinje recibe dos entradas principales de excitación:
- Fibra paralela : corre a través de la capa externa (molecular) de la corteza cerebelosa
- Escalada de fibra : hace varios cientos de sinapsis en las dendritas de la celda de Purkinje
Después de que se administren estímulos únicos emparejados a las entradas de fibra paralelas y ascendentes (para acondicionar la célula de Purkinje), la respuesta sináptica (EPSP) de la fibra paralela a estímulos únicos se deprime y permanece deprimida durante horas (LTD).
La activación de receptores de glutamato metabotrópicos causa LTD
El neurotransmisor liberado por las fibras trepadoras es el aspartato. Su respuesta excitadora implica la apertura de canales de Na + y la consiguiente despolarización abre las puertas del canal de Ca2 + sensible al voltaje en la membrana dendrítica.
El transmisor liberado por la fibra paralela es el glutamato, que se une a los receptores AMPA y a un receptor metabotrópico en la membrana dendrítica.
LTD en la célula de Purkinje requiere que ocurran tres eventos simultáneamente:
- un aumento en la concentración de Ca2 + intracelular que surge de la estimulación de la fibra trepadora
- un aumento en la concentración de Na + intracelular que surge de la apertura del canal AMPA
- una activación de la proteína quinasa C que surge de la activación del receptor metabotrópico del glutamato.
LTD es causado por una reducción en el número de receptores AMPA
Aunque no conocemos todos los pasos intermedios en LTD en células de Purkinje, parece claro que la fosforilación inducida de los receptores AMPA hace que se internalicen y que este proceso de eliminación reduce severamente la sensibilidad dendrítica de la célula al glutamato liberado por las fibras paralelas.
Ahora, te prometí un regalo:
Me tomó algunas semanas organizar mis pensamientos, pero creo que obtuve la mayor parte de lo que quería transmitir allí.
¡Espero que disfrutes aprendiendo esto tanto como yo disfruté escribiéndolo!
Fuentes:
- Wikipedia
- Sistema nervioso
- Compañero de estudios psiquiátricos
- Tabla de contenido, Sección 4: Neurociencia en línea: un libro de texto electrónico para las neurociencias