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