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Un equipo multidisciplinar de investigadores del Instituto de Neurociencias de Alicante, centro mixto del Consejo Superior de Investigaciones Cient\u00edficas (CSIC) y la Universidad Miguel Hern\u00e1ndez, el Instituto de F\u00edsica Interdisciplinar y Sistemas Complejos, del CSIC y la Universitat de les Illes Balears, el Instituto Cajal, del CSIC, y la Universidad de la Laguna, ha logrado identificar que el ritmo theta del hipocampo est\u00e1 formado por tres generadores principales y demostrar, mediante el uso de herramientas optogen\u00e9ticas, que estos generadores son independientes, que su sincron\u00eda cambia en funci\u00f3n de distintos comportamientos y que bandas espec\u00edficas de ondas r\u00e1pidas gamma controlan la oscilaci\u00f3n lenta theta en funci\u00f3n de las necesidades cognitivas. El trabajo, llevado a cabo a trav\u00e9s del an\u00e1lisis de los potenciales extracelulares registrados en ratas que exploraban libremente entornos conocidos o novedosos, aparece publicado en la revista eLife.<\/p>\n
La actividad del hipocampo se organiza en secuencias de ondas lentas, denominadas theta, controladas por procesos de memoria interna y por se\u00f1ales sensoriales externas, pero se sabe poco acerca de c\u00f3mo se coordinan estos procesos. Aunque la actividad de ondas theta se considera una oscilaci\u00f3n coherente \u00fanica, es en realidad el resultado de interacciones complejas entre las diferentes zonas del hipocampo que las generan.<\/p>\n
Los ritmos theta altamente sincronizados ocurren preferentemente durante las tareas que requieren coordinaci\u00f3n entre las representaciones de la memoria interna y la informaci\u00f3n sensorial procedente del exterior. Adicionalmente, los investigadores han hallado que las oscilaciones r\u00e1pidas gamma en bandas de frecuencia espec\u00edficas est\u00e1n asociadas con generadores theta principalmente cuando estos est\u00e1n sincronizados.<\/p>\n
El trabajo desarrollado por este equipo multidisciplinar ha llevado a los investigadores a proponer la existencia en el hipocampo de un mecanismo para segregar o integrar procesos basado en la coexistencia de diferentes patrones de ondas lentas y r\u00e1pidas, que se acoplan o desacoplan de modo flexible. Cuando las necesidades cognitivas lo requieren, el procesamiento de informaci\u00f3n se realiza en paralelo, sin interferencia entre procesos, y cuando es necesario contrastar la informaci\u00f3n almacenada en la memoria con la que llega del exterior, los ritmos se sincronizan y se integran. De esta manera, la memoria se actualizar\u00eda cuando hay nueva informaci\u00f3n en el entorno y se preservar\u00eda en contextos ya conocidos.<\/p>\n
En el hipocampo, una estructura del cerebro clave para funciones tan importantes como la orientaci\u00f3n o la memoria, se registran dos tipos de oscilaciones u ondas simult\u00e1neas, denominadas theta y gamma. Estas ondas est\u00e1n originadas por la actividad el\u00e9ctrica que genera la comunicaci\u00f3n entre neuronas. Las ondas theta oscilan lentamente (8 Hz) y se hallan en varias estructuras cerebrales, mientras que las ondas gamma son mucho m\u00e1s r\u00e1pidas (entre 30 y 120 Hz, dependiendo de la regi\u00f3n del hipocampo) y s\u00f3lo aparecen en \u00e9pocas cortas en una fase espec\u00edfica de la oscilaci\u00f3n theta.<\/p>\n
Ambos tipos de ondas est\u00e1n muy relacionados, ya que mientras las ondas gamma contienen paquetes de informaci\u00f3n que se transmiten de una regi\u00f3n a otra del hipocampo, las ondas theta lentas act\u00faan como un reloj que coordina las secuencias de actividad entre las distintas regiones. Al igual que las se\u00f1ales de radio o de televisi\u00f3n, las oscilaciones gamma jugar\u00edan el papel de formar diferentes \u00abcanales\u00bb que utilizar\u00edan diferentes frecuencias y fases del ritmo para comunicarse sin interferir con otros canales.<\/p>\n
Los investigadores analizaron si los generadores de ondas lentas del hipocampo trabajan juntos para obtener una oscilaci\u00f3n theta com\u00fan o si pod\u00edan trabajar independientemente, con varias oscilaciones theta coexistiendo al mismo tiempo. Este segundo escenario, que han validado con su trabajo, permite la existencia de m\u00faltiples marcos de interacci\u00f3n theta-gamma, proporcionando un sistema de codificaci\u00f3n de informaci\u00f3n mucho m\u00e1s vers\u00e1til.<\/p>\n
Aunque no se comprenden aun en detalle las condiciones que desencadenan la coordinaci\u00f3n entre las estructuras del hipocampo, dado que el desacoplamiento entre las componentes theta y gamma parece representar una firma electrofisiol\u00f3gica temprana presente en casos de Alzheimer, esquizofrenia y otras alteraciones psiqui\u00e1tricas, este estudio plantea nuevos mecanismos que pueden ser cruciales para comprender estas patolog\u00edas.<\/p>\n
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Un equipo multidisciplinar de investigadores del Instituto de Neurociencias de Alicante, centro mixto del Consejo Superior de Investigaciones Científicas (CSIC) y la Universidad Miguel Hernández, el Instituto de Física<\/p>\n