Los carboneros tienen códigos de barras neuronales únicos para los recuerdos episódicos, dicen los investigadores

Tetas de pico negro (Poécil atricapillus), pequeños paseriformes norteamericanos que viven en bosques caducifolios y mixtos, tienen una memoria extraordinaria que puede recordar la ubicación de miles de trozos de alimento que les ayudarán a sobrevivir el invierno. Ahora, los científicos de Instituto Zuckerman Mind Brain Behaviour de la Universidad de Columbia descubrió cómo los carboneros pueden recordar tantos detalles: memorizan la ubicación de cada alimento utilizando una actividad de las células cerebrales similar a un código de barras.

Chettih y otra. proponen que los animales recuperen recuerdos episódicos reactivando los códigos de barras del hipocampo. Crédito de la imagen: Chettih. y otra., doi: 10.1016/j.cell.2024.02.032.

«Descubrimos que cada recuerdo está marcado con un patrón único de actividad en el hipocampo, la parte del cerebro que almacena los recuerdos», dijo el Dr. Dmitriy Aronov, autor principal del estudio.

«Llamamos a estos patrones 'códigos de barras' porque son etiquetas extremadamente específicas de recuerdos individuales; por ejemplo, los códigos de barras de dos cachés diferentes no están correlacionados, incluso si esos dos cachés están cerca uno del otro».

«Hay muchos hallazgos en humanos que son completamente consistentes con el mecanismo del código de barras», añadió el Dr. Selmaan Chettih, primer autor del estudio.

Los científicos saben desde hace décadas que el hipocampo del cerebro es necesario para la memoria episódica, pero era mucho más difícil entender exactamente cómo se codificaban estos recuerdos.

Esto se debe en parte a que, en la mayoría de los casos, es difícil saber qué podría estar recordando un animal en un momento dado.

Para solucionar este problema en el nuevo estudio, el Dr. Aronov y sus colegas recurrieron a los carboneros.

Se dieron cuenta de que los carboneros ofrecían una oportunidad única para estudiar recuerdos episódicos porque las aves almacenan comida y necesitan recordar volver a buscarla más tarde.

«Cada caché es un momento bien definido, evidente y fácilmente observable durante el cual se forma un nuevo recuerdo», dijo el Dr.

«Al centrarnos en estos momentos especiales, pudimos identificar patrones de actividad relacionada con la memoria que no se habían notado antes».

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

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

Sus grabaciones cerebrales durante el caché revelaron patrones de activación muy escasos y transitorios, similares a códigos de barras, en las neuronas del hipocampo. Cada código de barras sólo involucra 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 grupo diferente del 7% de las neuronas”, dijo el Dr.

Estos códigos de barras neuronales ocurrieron junto con la actividad convencional de las neuronas en el cerebro que se activan en respuesta a ubicaciones específicas, acertadamente llamadas células de lugar.

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

«Se ha asumido ampliamente que cuando un animal forma una nueva memoria, las células de lugar cambian», dijo el Dr. Aronov.

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

«Aunque esta era la hipótesis predominante, nuestros datos no la respaldaban».

«Parece que las células de lugar no representan información sobre los escondites y, en cambio, permanecen relativamente estables como un carbonero que almacena y recupera alimentos en el medio ambiente».

«En cambio, los recuerdos episódicos están representados por un patrón adicional de actividad -el 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, que son patrones asignados 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 interfieren.

«Quizás la pregunta más importante es si el cerebro utiliza los códigos de barras para impulsar el comportamiento y cómo hacerlo», dijo el Dr.

«No está claro si los carboneros activan códigos de barras y utilizan estos recuerdos de eventos de almacenamiento 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 de laboratorio más complejos, en los que registraremos la actividad cerebral a medida que las aves eligen qué escondites de alimentos visitar».

«Esto es lo que esperaríamos si planearan recuperar un elemento almacenado en caché antes de hacerlo», dijo Chettih.

«Queremos identificar esos momentos en los que un pájaro está pensando en una ubicación pero aún no ha llegado allí, y ver si la activación de un código de barras puede hacer que un pájaro vaya a un caché».

“También estamos ansiosos por saber si la táctica de los códigos de barras que descubrieron en los carboneros se usa ampliamente entre otros animales, incluidos los humanos. Esta investigación podría ayudar a iluminar una parte central de la experiencia humana”.

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

A papel sobre los descubrimientos fue publicado en la revista Celúla.

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Selmaan N. Chettih y otra. Memorias episódicas con códigos de barras en el hipocampo de un pájaro que almacena comida. Celúla, publicado en línea el 29 de marzo de 2024; doi: 10.1016/j.cell.2024.02.032