Una recerca realitzada pel grup SPECS, sota la direcció de Paul Verschure, i que es publica a la revista Neuron el 22 de desembre, ha trobat un mecanisme fonamental per a l'enteniment de com es configura la memòria en el cervell. L'equip d'investigadors ha identificat el comportament d'un grup de neurones de l'hipocamp, localitzades en el gir dentat.

La descoberta d'aquest mecanisme i la seva confirmació empírica en el conjunt de cèl·lules nervioses que conformen el gir dentat de l'hipocamp en el cervell és un pas molt important per a la comprensió de com es conforme la memòria en el cervell dels organismes superiors i esdevé també de cabdal importància per avançar en la construcció de robots basats en principis biològics, una de les línies de recerca i d'expertesa del grup SPECS del Departament de Tecnologies de la Informació i les Comunicacions (DTIC) de la UPF.

El gir dentat és una part anatòmica de l'hipocamp del cervell humà que està relacionada amb la memòria i altres importants funcions cerebrals. És una de les poques zones del cervell en què s'ha evidenciat una incrementada activitat de formació de neurones en persones adultes (conjuntament amb els lòbuls olfactoris i el cerebel).

Com responen les cèl·lules nervioses a la informació? Responen a un codi binari?

Una qüestió fonamental en neurociència és la manera com les neurones codifiquen i responen a la informació que els arriba. S'ha descrit recentment un nou tipus de neurones implicades en la memòria: les neurones del gir dentat, unes neurones que es troben a l'hipocamp que és la zona del cervell per on entra la major de la informació externa.

S'ha vist que aquestes cèl·lules nervioses responen d'una manera molt particular a la informació espacial i també a la no espacial. Les cèl·lules són capaces d'estar en un determinat estat d'activitat i donar un tipus de resposta o un altre segons sigui la posició espacial de l'individu i segons sigui l'entrada sensorial que aquest percep.

Això va portar als investigadors a plantejar la qüestió fonamental de si les neurones responien a un codi binari format per ambdues informacions, la sensorial i l'espacial i,  de ser així, quins eren els mecanismes neuronals subjacents.

S'ha pogut donar una resposta a aquestes qüestions gràcies a la simulació computacional del sistema neuronal que hi participa. Una recerca de l'investigador César Rennó-Costa, doctorand del grup de recerca SPECS dirigit per Paul Verchure, investigador ICREA i coautor del treball amb John Lisman de la Universitat de Brandeis (EUA) ha posat de manifest que aquest fenomen es pot entendre en termes d'interacció d'un nombre de mecanismes relativament simples. Concretament la suma lineal d'un gran nombre d'entrades divergents d'informació i la competició dinàmica de les neurones del gir dentat de l'hipocamp.

Aquesta recerca s'ha fet en el marc del projecte europeu Syntethic Forager,  dirigit per Paul Verschure, i les simulacions realitzades ha donat com a resultat unes prediccions que s'han pogut constatar a nivell anatòmic en cervell d'animals d'experimentació, concretament en ratolins.

Treball de referència:

César Rennó-Costa, John E. Lisman, Paul F.M.J. Verschure (2010) " The Mechanism of Rate Remapping in the Denate Gyrus", Neuron, 22 de desembre, Vol. 68, Issue 6, pp. 1051-1058.