Dentro del Hipocampo: El Papel de las PNNs
Explora cómo los PNNs influyen en la memoria en el hipocampo del cerebro.
― 6 minilectura
Tabla de contenidos
- Conoce el Área CA2
- ¿Qué son las Redes Perineurona?
- PNNs y Memoria Social
- Enfoques de Investigación
- Los Ratones Especiales
- Pruebas de Tipos de Memoria
- Resultados: Desafíos de Memoria Social
- Resultados: Pruebas del Laberinto de Agua
- ¿Por qué son Importantes las PNNs?
- La Imagen General
- Conclusión
- Fuente original
- Enlaces de referencia
El Hipocampo es parte del cerebro que nos ayuda a recordar cosas, como dónde dejamos las llaves o ese momento embarazoso de la secundaria. Es como un cuarto de almacenamiento para los recuerdos. Dentro del hipocampo, hay diferentes áreas que cada una juega su propio papel, como distintas habitaciones en una casa que sirven para diferentes cosas.
Conoce el Área CA2
Una habitación especial en esta casa de la memoria se llama área CA2. Tiene algunas características únicas que la distinguen de otras habitaciones. Por ejemplo, tiene una mezcla específica de químicos que la hacen funcionar de manera diferente. CA2 también es importante para la Memoria Social, que es cómo recordamos a las personas y nuestras interacciones con ellas.
¿Qué son las Redes Perineurona?
Dentro de CA2, hay estructuras especiales llamadas redes perineurona (PNNs) que envuelven ciertas células del cerebro. Piensa en las PNNs como mantas acogedoras y protectoras que ayudan a mantener cálidas y felices a estas células. Ayudan a estabilizar las conexiones entre las células del cerebro y también juegan un papel en cuán flexibles pueden ser nuestros cerebros al aprender cosas nuevas. Si estas PNNs no están funcionando bien, puede ser más difícil para nuestros cerebros crear o cambiar recuerdos.
PNNs y Memoria Social
Nuestros cerebros, específicamente CA2, trabajan duro para ayudarnos a recordar situaciones sociales. Por ejemplo, cuando conocemos a alguien nuevo, nuestros cerebros están ocupados almacenando esa información para un uso futuro. La investigación ha mostrado que a medida que las PNNs se desarrollan, empezamos a mejorar en reconocer a nuevas personas. Si las PNNs no funcionan correctamente, puede arruinar nuestra capacidad de recordar interacciones sociales.
Enfoques de Investigación
Para estudiar cómo las PNNs afectan la memoria, los científicos han usado un método llamado tratamiento con condroitinasa, que ayuda a descomponer las PNNs. Sin embargo, este enfoque también afecta a otros tipos de células, así que los investigadores querían ser más específicos en sus estudios. Crearon ratones modificados genéticamente que podrían ayudarles a entender el papel de las PNNs específicamente en las neuronas de CA2 sin molestar a las células de alrededor.
Los Ratones Especiales
Los científicos crearon ratones con genes "floxed", que son como interruptores especiales que pueden apagarse en células específicas. Al apagar el gen que produce las PNNs en las neuronas de CA2, los investigadores pudieron ver cómo esto afectaba la memoria y el comportamiento. Luego probaron a estos ratones en varias tareas de memoria para ver qué pasaba cuando se eliminaban las PNNs de las neuronas de CA2 pero se mantenían en otros tipos de células.
Pruebas de Tipos de Memoria
Los investigadores probaron a los ratones modificados de varias maneras. Una prueba consistió en dejar que los ratones interactuaran con personajes sociales nuevos y familiares, como un juego clásico de "¿quién es ese?" Observaron cuánto tiempo pasaban los ratones con un nuevo amigo en comparación con un viejo conocido. Esto les dio pistas sobre la memoria social de los ratones-quién recordaba a quién y cuán bien.
En otra prueba, utilizaron un laberinto de agua para evaluar la Memoria Espacial. Aquí, los ratones debían encontrar una plataforma oculta en una gran piscina de agua (un poco como la versión de ratones de "encuentra el tesoro"). Siguieron cuán rápido podían los ratones encontrar la plataforma y si podían recordar dónde estaba la próxima vez, y si podían adaptarse cuando se movía la plataforma, lo que se llama aprendizaje por reversión.
Resultados: Desafíos de Memoria Social
Los investigadores encontraron que cuando quitaron las PNNs de las neuronas de CA2, los ratones tuvieron problemas para recordar conexiones sociales. En términos más simples, es como ir a una fiesta y olvidar el nombre de todos después de ser presentados. Los ratones no podían diferenciar entre un viejo amigo y un nuevo conocido.
Curiosamente, cuando las PNNs se eliminaron de otro tipo de célula llamada interneuronas PV, los ratones no enfrentaron los mismos problemas de memoria social. Esto mostró que las PNNs en las neuronas de CA2 eran específicamente importantes para la memoria social.
Resultados: Pruebas del Laberinto de Agua
Pasando a las pruebas del laberinto de agua, los ratones con neuronas de CA2 editadas aún podían encontrar la plataforma cuando estaba en su lugar original, lo que sugiere que su memoria espacial estaba intacta. Pero una vez que era hora de encontrar la nueva ubicación de la plataforma, las cosas no salieron tan bien. Estos ratones tendían a olvidar dónde estaba la plataforma y deambular por el laberinto sin rumbo, como un turista perdido sin GPS.
En contraste, los ratones que aún tenían sus PNNs en las neuronas de CA2 se desempeñaron mejor en la tarea de aprendizaje por reversión, mostrando su capacidad para adaptarse y aprender nueva información espacial. Parece que las PNNs jugaron un papel vital en ayudar al cerebro a ajustarse a medida que cambian las situaciones.
¿Por qué son Importantes las PNNs?
Las PNNs tienen un papel crítico en mantener todo organizado dentro de los centros de memoria del cerebro. Ayudan a hacer que las conexiones entre neuronas sean seguras y estables, ayudando así a nuestro cerebro a codificar y retener recuerdos.
Sin estas redes, parece que el flujo de información entre neuronas se tambalea, llevando a olvidos, especialmente en situaciones sociales. ¡Probablemente por eso alguien podría olvidar el cumpleaños de un amigo o qué artículo agarrar en el supermercado!
La Imagen General
Esta investigación abre puertas para entender mejor la memoria y podría incluso llevar a encontrar nuevos tratamientos para problemas relacionados con la memoria, como los que se encuentran en condiciones como la enfermedad de Alzheimer o el autismo.
Así que, la próxima vez que te cueste recordar un nombre o navegar en un área nueva, tal vez puedas culpar a la ausencia de tus redes cerebrales internas-las útiles PNNs que mantienen todo en orden.
Conclusión
En resumen, el área CA2, con sus únicas PNNs, juega un papel vital tanto en la memoria social como en la espacial. La investigación nos muestra que el tipo correcto de apoyo en nuestro cerebro puede ayudarnos a recordar las cosas importantes de la vida-como no olvidar los nombres de las personas que acabas de conocer en una fiesta. Y seamos honestos: ¿no es eso algo que vale la pena recordar?
Título: Perineuronal nets on CA2 pyramidal cells and parvalbumin-expressing cells differentially regulate hippocampal dependent memory
Resumen: Perineuronal nets (PNNs) are a specialized extracellular matrix that surround certain populations of neurons, including (inhibitory) parvalbumin (PV) expressing-interneurons throughout the brain and (excitatory) CA2 pyramidal neurons in hippocampus. PNNs are thought to regulate synaptic plasticity by stabilizing synapses and as such, could regulate learning and memory. Most often, PNN functions are queried using enzymatic degradation with chondroitinase, but that approach does not differentiate PNNs on CA2 neurons from those on adjacent PV cells. To disentangle the specific roles of PNNs on CA2 pyramidal cells and PV neurons in behavior, we generated conditional knockout mouse strains with the primary protein component of PNNs, aggrecan (Acan), deleted from either CA2 pyramidal cells (Amigo2 Acan KO) or from PV cells (PV Acan KO). Male and female animals of each strain were tested for social, fear, and spatial memory, as well as for reversal learning. We found that Amigo2 Acan KO animals, but not PV Acan KO animals, had impaired social memory and reversal learning. PV Acan KOs, but not Amigo2 Acan KOs had impaired contextual fear memory. These findings demonstrate independent roles for PNNs on each cell type in regulating hippocampal-dependent memory. We further investigated a potential mechanism of impaired social memory in the Amigo2 Acan KO animals and found reduced input to CA2 from the supramammillary nucleus (SuM), which signals social novelty. Additionally, Amigo2 Acan KOs lacked a social novelty-related local field potential response, suggesting that CA2 PNNs may coordinate functional SuM connections and associated physiological responses to social novelty. SIGNIFICANCE STATEMENTPerineuronal nets (PNNs) surround both inhibitory parvalbumin (PV)-expressing neurons and excitatory CA2 pyramidal neurons, but previous studies using enzymatic degradation cannot differentiate the relative roles of PNNs in the two populations. By conditionally deleting aggrecan (Acan) from CA2 pyramidal neurons without affecting PNNs on PV cells, and vice versa, we discovered distinct roles of PNNs on each cell type in behavior. Social memory, which requires CA2 activity, was impaired in mice lacking CA2 PNNs, but not in those lacking PV PNNs. Cognitive flexibility, assessed by reversal learning was also impaired in mice lacking CA2 PNNs, whereas contextual fear memory was impaired in those lacking PV PNNs. Thus, PNNs on each cell type differentially contribute to different forms of hippocampal-dependent memory.
Autores: Georgia M. Alexander, Viktoriya D. Nikolova, Tristan M. Stöber, Artiom Gruzdev, Sheryl S. Moy, Serena M. Dudek
Última actualización: 2024-11-08 00:00:00
Idioma: English
Fuente URL: https://www.biorxiv.org/content/10.1101/2024.11.07.622463
Fuente PDF: https://www.biorxiv.org/content/10.1101/2024.11.07.622463.full.pdf
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