Computational influence of adult neurogenesis on memory endoding

Computational influence of adult neurogenesis on memory endoding Autores: James B. Aimone, Janet Wiles y Fred H. Gage.

Resumen La neurogenesis adulta en el hipocampo lleva a la incorporación de miles de nuevas células granulares en el giro dentado cada mes, pero su función sigue sin ser clara. En este trabajo presentamos evidencia computacional que indica que la neurogenesis adulta puede hacer tres contribuciones separadas pero relacionadas a la formación de la memoria.

Hipótesis • Neuronas inmaduras introducen un grado de similaridad en memorias aprendidas en el mismo tiempo, un proceso que nos referimos como integración de patrones. • La maduración extendida y el cambio en excitabilidad de estas neuronas hacen de esta similaridad un efecto dependiente del tiempo, soportando la posibilidad que la información temporal esta incluida en nuevas memorias del hipocampo.

Modelo de red neuronal El modelo consta de 6 capas de neuronas. Las células hiliares y Basket son inhibitorias. Cada ambiente consta de 1 recorrido de la rata y los estímulos sensoriales que recibe. La red se inicializa con 800 CG inmaduras.

Modelo de red neuronal Las células neurogenicas experimentan cambios en sus parámetros fisiológicos en el proceso de maduración. La neurona al ir creciendo va formando conexiones con neuronas de otras capas.

Separación de patrones e integración de patrones La separación de patrones significa que para patrones muy similares la salida de la capa neuronal sera muy diferente. En contraposición la integración de patrones es que cuanto más distintos sean los patrones mas similares serán las salidas. La separación de patrones se calcula con la correlación entre los vectores de salida de dos eventos distintos, de igual manera la integración de patrones.

En este gráfico se puede observar la respuestas de las neuronas a diferentes ambientes. Las neuronas están ordenadas en edad decreciente y en este caso la neurogenesis esta disminuida, esto puede apreciarse en la menor cantidad de neuronas que responden a diferentes ambientes.

En este gráfico se puede ver que en el ambiente 3 la neurogenesis fue disminuida por lo que provoca una disminución en la respuesta de las neuronas a los ambientes que fue sometido durante este intervalo. Pero al restablecer la neurogenesis el numero de neuronas por ambiente aprendido se restablece.

Discusión El trabajo sugiere tres posibles funciones de las células neurogenicas: • Nuevas CG proveen un nivel de similaridad a eventos que de otra manera serian separados, un proceso que nos referimos como integración de patrones. • Este efecto de integración es dependiente del tiempo que puede dar lugar a asociaciones entre eventos contemporáneos, mientras incrementa la separación de eventos separados en el tiempo. • Las neuronas involucradas en este efecto de integración maduran en dimensiones únicas que pueden ser usadas para mejorar la codificación de memorias futuras.

Discusión Ya que múltiples asunciones fueron requeridas en este modelo para llegar a las hipótesis presentadas aquí, testear las predicciones del modelo con estudios biológicos es esencial. En última instancia, ya que estamos proponiendo que la neurogénesis contribuye a la formación de la memoria de maneras no muy consideradas en otra parte, nuevas tareas de comportamiento deben ser diseñadas para evaluar directamente estas nuevas hipótesis.

Discusión Una posibilidad para testear el modelo es examinar simultáneamente integración de patrones y asociación temporal. Las hipótesis sugieren que eventos ocurriendo cercanos en tiempo serán asociados uno con el otro, mientras eventos ocurriendo con varios días de diferencia serán codificados separadamente. Un ejemplo de paradigma de comportamiento usando condicionamiento por miedo seria presentarle múltiples contextos al animal en el tiempo con un contexto aversivo. ( ej. shock). El modelo predice que el animal le temerá tanto al contexto donde el shock ocurrió y aquellos contextos que estuvieron próximos en tiempo.

Conclusión En conclusión, los resultados del estudio sugieren que la neurogenesis puede estar actuando en diferentes aspectos de la formación de memoria.