Mecanismos neuronales de la memoria episódica humana

La rápida formación de nuevos recuerdos y el recuerdo de viejos recuerdos para informar decisiones es esencial para la cognición humana, pero los mecanismos neuronales subyacentes siguen sin comprenderse bien. El objetivo a largo plazo de esta investigación es una comprensión a nivel de circuito de la memoria humana para permitir el desarrollo de nuevos tratamientos para los efectos devastadores de los trastornos de la memoria. Los experimentos del estudio aprovechan la rara oportunidad de registrar in vivo de neuronas individuales humanas simultáneamente en múltiples áreas del cerebro en pacientes que reciben tratamiento para la epilepsia resistente a los medicamentos. El objetivo general es continuar y expandir un equipo multiinstitucional (Cedars Sinai/Caltech, Johns Hopkins, U Toronto, Children's/Harvard, UC Denver, UCSB), integrado y multidisciplinario. En conjunto, los investigadores tienen la experiencia y el volumen de pacientes para probar predicciones clave sobre el sustrato neural de la memoria humana. El estudio utilizará una combinación de (i) grabaciones in vivo en humanos despiertos que evalúan la fuerza de la memoria a través de índices de confianza, (ii) estimulación eléctrica focal para probar la causalidad y (iii) análisis y modelado computacional.

Estas técnicas se aplicarán para investigar tres hipótesis generales sobre los mecanismos de la memoria episódica. Primero, determinar el papel de la actividad neuronal persistente en la traducción de los recuerdos de trabajo en recuerdos declarativos a largo plazo (Objetivo 1). Segundo, determinar cómo los recuerdos declarativos se traducen en decisiones (Objetivo 2). En tercer lugar, investigar cómo la segmentación de eventos, la vinculación temporal y el restablecimiento durante la experiencia prolongada temporalmente facilitan la memoria episódica.

Los resultados esperados de este trabajo son una caracterización sin precedentes de cómo se forman, recuperan y utilizan los recuerdos episódicos para tomar decisiones, y cómo se segmentan las experiencias prolongadas temporalmente para formar episodios distintos pero vinculados. Este trabajo es significativo porque va más allá de una "lista de partes" de neuronas y áreas del cerebro al probar hipótesis basadas en circuitos mediante el registro simultáneo de neuronas individuales de múltiples áreas del lóbulo temporal cortical frontal y subcortical en humanos que están formando, declarando y describiendo sus recuerdos. . El trabajo propuesto es inusualmente innovador porque combina grabaciones de una sola neurona en múltiples áreas del comportamiento humano, desarrolla nuevos métodos para la localización no invasiva de electrodos implantados y estimulación eléctrica y prueba directamente predicciones teóricas de larga data sobre el papel de la acumulación de evidencia en la memoria. recuperación.

Una segunda innovación significativa es el equipo de estudio, que combina el volumen de pacientes y la experiencia de varios centros importantes para aprovechar al máximo las raras oportunidades neuroquirúrgicas disponibles para estudiar directamente el sistema nervioso humano. Este enfoque innovador permite la investigación de mecanismos a nivel de circuito de la memoria humana que no se pueden estudiar de forma no invasiva en humanos ni en modelos animales. Esta combinación multidisciplinaria integrada de fisiología, comportamiento y modelado de una sola neurona humana in vivo contribuirá significativamente a la comprensión de los circuitos y patrones de actividad neuronal que dan lugar a la memoria humana, que es un objetivo central de la neurociencia humana en en general y la iniciativa BRAIN en particular.