Codificación y recuperación de la memoria en el hipocampo

El análisis de la tomografía por emisión de positrones (PET) meta ha respaldado la división del hipocampo entre regiones caudal y rostral. ^{[ 2 ]} Las exploraciones han demostrado una variación uniforme en la distribución del flujo sanguíneo dentro del hipocampo (y el lóbulo temporal medial en general) durante los procesos separados de codificación y recuperación episódica. ^{[ 2 ]} En el modelo de codificación/recuperación hipocampal (HIPER), se encuentra que la codificación episódica tiene lugar dentro de la región rostral del hipocampo, mientras que la recuperación tiene lugar en la región caudal. ^{[ 2 ]} Sin embargo, la división entre estas regiones no tiene por qué ser disjunta, ya que los datos de imágenes de resonancia magnética funcional (fMRI) han demostrado que los procesos de codificación ocurren dentro de la región caudal. ^{[ 2 ]}

HIPER es un modelo que surge de ciertos fenómenos experimentales y, por lo tanto, los refleja, pero no puede explicar completamente la codificación y recuperación hipocampal por sí solo. ^{[ 2 ]} Sin embargo, el modelo sugiere una amplia división del trabajo en la codificación y recuperación, ya sea que involucren regiones separadas del hipocampo o actúen simultáneamente o de forma independiente dentro de un único proceso más inclusivo.

En un marco desarrollado inicialmente por Hasselmo y sus colegas, la separación de fases theta implica que el ritmo theta del hipocampo se produce en ciclos y que las distintas fases del ritmo conllevan la codificación y la recuperación como procesos separados. ^{[ 3 ] [ 4 ]} Una estructura extrahipocampal, el septo, inicia y regula el ritmo theta y sus procesos de memoria asociados. La actividad GABAérgica dentro del septo inhibe ciertas clases de células CA3 (una región del hipocampo), la división que a menudo se establece entre células de cesta , células piramidales e interneuronas , para distinguir los mecanismos de codificación de los de recuperación. El estudio enfatiza y modela el subcampo CA3 del hipocampo como un inductor primario hacia la codificación y la recuperación. La codificación como procedimiento comienza cuando la inhibición GABAérgica septal es mínima, liberando a las células de cesta para actuar dentro de CA3, y durante breves períodos de desinhibición, otras células reciben información: una entrada entorrinal proximal hacia las células piramidales y una entrada coincidente del giro dentado hacia las interneuronas. ^{[ 3 ] [ 4 ]} Por otro lado, la recuperación como procedimiento comienza cuando la inhibición GABAérgica septal es máxima, ocluyendo la actividad de las células de cesta y permitiendo que las células piramidales envíen señales. ^{[ 3 ]} Durante este período, las células Oriens-Lacunosum Moleculare (O-LM) desambiguan la memoria para la recuperación. ^{[ 4 ]}

CA3 es significativo ya que permite procesos autoasociativos a través de un sistema colateral recurrente. ^{[ 3 ]} El modelo de separación de fase theta coincide en general con otros sobre la importancia de CA3, pero es el primero en atribuir tanto los procesos de codificación como de recuperación a este subcampo. ^{[ 3 ] [ 4 ]}

La hipótesis de la reconsolidación sostiene que los objetos codificados en la memoria a largo plazo experimentan un nuevo período de consolidación, es decir, el tiempo y los recursos necesarios para estabilizar un objeto de memoria, con cada recuerdo. Esto se opone a la hipótesis clásica de la consolidación, que considera la consolidación como un evento único, posterior a la primera codificación de un recuerdo. Según esta hipótesis, un elemento de memoria, al reactivarse, se desestabiliza durante un breve período y, posteriormente, activa los procesos neuronales necesarios para su estabilización. ^{[ 5 ]}

La hipótesis de la reconsolidación ha persistido desde la década de 1960; sin embargo, un estudio de 2000, titulado "Los recuerdos de miedo requieren síntesis de proteínas en la amígdala para la reconsolidación después de la recuperación", que examinó el condicionamiento del miedo en ratas, ha proporcionado evidencia a su favor. ^{[ 6 ]} Después de recibir una infusión intraamigdalina posterior a la recuperación de un agente amnésico conocido, la anisomicina, las ratas no pudieron recordar un recuerdo de miedo aprendido rápidamente. ^{[ 6 ]} Las lesiones hipocampales formadas después de la recuperación afectaron el condicionamiento del miedo de las ratas de manera similar. ^{[ 6 ]}

La hipótesis de la reconsolidación no supone que las fases de consolidación subsiguientes y precedentes sean necesariamente idénticas en duración o en los mecanismos neuronales implicados. Sin embargo, la característica común a todas las fases de consolidación es una desestabilización transitoria del objeto de memoria y la susceptibilidad de dicho objeto a reaccionar ante agentes amnésicos, principalmente inhibidores de la síntesis de proteínas. ^{[ 5 ]} El experimento de Morris y colaboradores indica que la hipótesis de la reconsolidación podría aplicarse a tipos de memoria específicos, como la memoria espacial alocéntrica , que se adquiere de forma lenta o rápida. No obstante, como sugieren los autores, dicha aplicación solo es factible en el caso de la memoria espacial de rápida adquisición, cuyo grado depende de la exhaustividad con la que se entrena el objeto espacial. ^{[ 5 ]}

Las personas que desarrollan lesiones en el hipocampo suelen obtener malos resultados en las pruebas de memoria declarativa verbal. Las pruebas que implican el recuerdo de párrafos o secuencias de palabras, como citan Bremner y sus colegas, ilustran un grado de disfunción entre los pacientes con lesiones proporcional al porcentaje de volumen del hipocampo y a la cantidad de células perdidas. ^{[ 7 ]}

Como precursores de estudios posteriores que mostrarían el efecto del trastorno de estrés postraumático (TEPT) en el hipocampo humano, los estudios en animales han demostrado ampliamente una susceptibilidad del hipocampo de los mamíferos a los factores estresantes. En particular, los animales estresados ​​desarrollan déficits funcionales en la memoria, cambios en la forma del hipocampo y un deterioro en la neurogénesis, o la capacidad de producir nuevas neuronas. ^{[ 7 ]}

Bremner y sus colegas implementaron neuroimágenes por resonancia magnética (RM) y tomografía por emisión de positrones (PET) para medir la estructura y la función, respectivamente, y demostraron un menor volumen y activación promedio del hipocampo entre las mujeres con trastorno de estrés postraumático (TEPT). Las participantes del estudio incluyeron una población de mujeres que habían sufrido o no abuso sexual infantil, un subgrupo del cual desarrolló TEPT. El análisis de PET y RM indicó un volumen medio del hipocampo un 16 % menor entre las mujeres abusadas que desarrollaron TEPT y un volumen medio del hipocampo un 19 % menor que el de todas las demás poblaciones del experimento. ^{[ 7 ]}

El efecto de las crisis epilépticas sobre la memoria suele clasificarse según su intensidad y las áreas corticales afectadas. Los pacientes epilépticos, especialmente aquellos que padecen epilepsia del lóbulo temporal , suelen experimentar déficits en la codificación y recuperación de la memoria, desarrollando amnesia anterógrada y retrógrada . ^{[ 8 ]} En ocasiones, si una crisis afecta específicamente al hipocampo, la persona afectada puede codificar recuerdos; sin embargo, estos se extinguen rápidamente. ^{[ 8 ]}

La aparición de epilepsias se acompaña de esclerosis hipocampal , también conocida como esclerosis del asta de Ammon. Los individuos afectados sufren pérdida de volumen unilateral, como lo demuestran las resonancias magnéticas. ^{[ 9 ]} La esclerosis hipocampal implica pérdida neuronal y un riesgo selectivo de esclerosis temporal mesial (ETM), y probablemente se deba a una sobreactivación de los receptores de N-metil-D-aspartato (NMDA) y ácido α-amino-3-hidroxi-5-metil-4-isoxazolpropiónico (AMPA) por la señalización excesiva de neurotransmisores excitatorios. ^{[ 9 ]} La despolarización y la sobrecarga de calcio experimentadas por los receptores hiperactivos activan las vías de muerte celular. ^{[ 9 ]}

Según la revista Journal of Neurology, Neurosurgery, and Psychiatry , la enfermedad de Alzheimer generalmente causa una reducción del tejido cerebral, así como neurodegeneración en todo el cerebro. De todas las áreas del cerebro, el hipocampo es una de las primeras en verse afectada por el Alzheimer. Un estudio publicado en esta revista analizó los cambios de volumen del hipocampo en pacientes con enfermedad de Alzheimer. Los resultados mostraron una reducción del 27 % en el volumen del hipocampo en comparación con el hipocampo de personas con función cognitiva normal. Finalmente, la diferencia entre el hipocampo de un paciente con Alzheimer y el de una persona sana se evidenció por la notable pérdida de materia gris cortical observada en la enfermedad de Alzheimer. ^{[ 10 ]}

En un experimento realizado por Zeineh y sus colegas, se escaneó mediante resonancia magnética funcional (fMRI) a diez sujetos mientras realizaban una tarea asociativa de rostros y nombres que vinculaba una secuencia de rostros desconocidos para los participantes con los nombres de las personas a las que pertenecían. ^{[ 11 ]} Se sabe que el hipocampo desempeña un papel en la codificación de la memoria que asocia un rostro con un nombre. El experimento comenzó dividiendo los bloques de codificación, en los que los participantes veían e intentaban memorizar los rostros emparejados con los nombres, de los bloques de recuperación, en los que a los participantes solo se les mostraban los rostros y se les pedía que los relacionaran con sus nombres. Este proceso se completó cuatro veces. ^{[ 11 ]} Se desalentó la repetición mecánica mediante una tarea distractora administrada entre los bloques de codificación y recuperación. ^{[ 11 ]}

Los resultados del experimento de Zeineh y sus colegas sugieren que la codificación y la recuperación activan diferentes regiones del hipocampo. Como indican los autores, un estudio de la actividad hipocampal en relación con el aprendizaje y la práctica ha revelado algunos de los procesos corticales de adquisición de información. ^{[ 11 ]}