Un nuevo descubrimiento de un modelo de cuatro capas en el hipocampo está transformando el modo en que los científicos comprenden la memoria y las enfermedades neurológicas
sciencedaily.com/ 6 de diciembre de 2025
Escuela de Medicina Keck de la USC
Resumen:
Los científicos descubrieron una sorprendente estructura de cuatro capas oculta en la región CA1 del hipocampo, uno de los principales centros cerebrales para la memoria, la navegación y las emociones. Mediante técnicas avanzadas de imagenología de ARN, el equipo mapeó más de 330.000 señales genéticas de decenas de miles de neuronas, revelando bandas nítidas y cambiantes de tipos celulares que recorren el hipocampo. Esta organización en capas podría ayudar a explicar por qué las diferentes partes de la CA1 favorecen diferentes comportamientos y por qué ciertas neuronas se deterioran con mayor facilidad en trastornos como el Alzheimer y la epilepsia.
HISTORIA COMPLETA
El mapeo molecular avanzado ha revelado cuatro capas distintas de neuronas organizadas a lo largo de la región CA1 del hipocampo. Esta estructura recién descubierta podría aclarar cómo funcionan los circuitos de la memoria y por qué ciertas células se deterioran en enfermedades como el Alzheimer. Crédito: Shutterstock
Investigadores del Mark and Mary Stevens Neuroimaging and Informatics Institute (Stevens INI) en la Keck School of Medicine de USC han descubierto un patrón organizativo previamente no reconocido en una de las regiones clave del cerebro para el aprendizaje y la memoria. Según los hallazgos publicados en Nature Communications , la sección CA1 del hipocampo de un ratón contiene cuatro capas separadas de tipos de células especializadas. El hipocampo desempeña un papel esencial en la formación de recuerdos, la guía de la navegación espacial y la influencia en las emociones, y el descubrimiento de estas capas ofrece una nueva perspectiva sobre cómo se mueve la información a través de esta parte del cerebro. También proporciona pistas sobre por qué algunos tipos de células son especialmente vulnerables en afecciones como la enfermedad de Alzheimer y la epilepsia.
"Los investigadores han sospechado durante mucho tiempo que diferentes partes de la región CA1 del hipocampo manejan diferentes aspectos del aprendizaje y la memoria, pero no estaba claro cómo se organizaban las células subyacentes", dijo Michael S. Bienkowski, PhD, autor principal del estudio y profesor asistente de fisiología y neurociencia y de ingeniería biomédica.
Nuestro estudio muestra que las neuronas CA1 se organizan en cuatro bandas delgadas y continuas, cada una de las cuales representa un tipo de neurona diferente, definido por una firma molecular única. Estas capas no son fijas, sino que se desplazan sutilmente y cambian de grosor a lo largo del hipocampo. Este patrón de desplazamiento significa que cada parte de CA1 contiene su propia combinación de tipos de neuronas, lo que ayuda a explicar por qué diferentes regiones favorecen comportamientos diferentes. Esto también podría explicar por qué ciertas neuronas CA1 son más vulnerables en afecciones como el Alzheimer y la epilepsia: si una enfermedad afecta el tipo celular de una capa, los efectos variarán según el punto de CA1 en el que esa capa sea más prominente.
Las imágenes de ARN de alta resolución revelan distinciones celulares
Para examinar esta estructura, el equipo de investigación empleó una técnica de marcaje de ARN llamada RNAscope junto con microscopía de alta resolución. Este enfoque les permitió observar la expresión génica de moléculas individuales en el tejido CA1 de ratón e identificar los tipos de neuronas individuales según sus genes activos. A partir de 58.065 células piramidales CA1, los científicos registraron más de 330.000 moléculas de ARN, que representan las instrucciones genéticas que indican cuándo y dónde se expresan los genes. Al mapear estos patrones de actividad génica, elaboraron un atlas celular detallado que delimita los límites entre los distintos tipos de células nerviosas en la región CA1.
Sus resultados mostraron que CA1 contiene cuatro capas continuas de células nerviosas, cada una con su propio patrón de genes activos. Al observarlas en tres dimensiones, estas capas forman estructuras laminares que varían en grosor y forma a lo largo del hipocampo. Esta disposición bien definida aclara estudios anteriores que describían CA1 como una mezcla más heterogénea o en mosaico de tipos celulares.
Las "rayas" ocultas resaltan la arquitectura interna del cerebro
"Al visualizar los patrones de ARN genético con resolución unicelular, pudimos ver franjas claras, como capas geológicas en una roca, cada una representando un tipo de neurona distinto", afirmó Maricarmen Pachicano, investigadora doctoral del Centro de Conectómica Integrativa del Stevens INI y coautora principal del artículo. "Es como desvelar la arquitectura interna del cerebro. Estas capas ocultas podrían explicar las diferencias en cómo los circuitos hipocampales facilitan el aprendizaje y la memoria".
Debido a que el hipocampo es una de las primeras regiones afectadas en la enfermedad de Alzheimer y está involucrado en la epilepsia, la depresión y otros trastornos neurológicos, la identificación de la estructura en capas del CA1 ofrece una guía prometedora para determinar qué tipos de neuronas pueden correr mayor riesgo a medida que estos trastornos progresan.
Avanzando en el mapeo cerebral con imágenes modernas y ciencia de datos
"Descubrimientos como este ejemplifican cómo la imagenología moderna y la ciencia de datos pueden transformar nuestra visión de la anatomía cerebral", afirmó Arthur W. Toga, PhD, director del Stevens INI y titular de la Cátedra Ghada Irani de Neurociencia en la Facultad de Medicina Keck de la USC. "Este trabajo se basa en la larga tradición del Stevens INI de mapear el cerebro a todas las escalas, desde las moléculas hasta las redes completas, y aportará información tanto a la neurociencia básica como a los estudios traslacionales centrados en la memoria y la cognición".
Un nuevo atlas de tipos de células CA1 disponible para los investigadores
El equipo recopiló sus hallazgos en un nuevo atlas de tipos celulares CA1 utilizando datos del Atlas de Expresión Génica del Hipocampo (HGEA). Este recurso está disponible gratuitamente para científicos de todo el mundo e incluye visualizaciones 3D interactivas accesibles a través de la aplicación de realidad aumentada Schol-AR, desarrollada en el Stevens INI. Esta herramienta permite a los investigadores explorar la estructura estratificada del hipocampo con gran detalle.
Dado que este patrón de capas en ratones se asemeja a la disposición de primates y humanos, incluyendo variaciones comparables en el grosor del CA1, los investigadores creen que esta organización podría ser común a muchas especies de mamíferos. Se requiere más investigación para determinar en qué medida esta estructura en humanos coincide con la observada en ratones, pero los hallazgos constituyen un sólido punto de partida para futuros estudios que examinen cómo la arquitectura hipocampal contribuye a la memoria y la cognición.
"Comprender cómo estas capas se conectan con el comportamiento es el próximo objetivo", afirmó Bienkowski. "Ahora contamos con un marco para estudiar cómo capas neuronales específicas contribuyen a funciones tan diversas como la memoria, la orientación y la emoción, y cómo su alteración puede provocar enfermedades".
Acerca del estudio
Además de Bienkowski y Pachicano, otros autores del estudio incluyen a Shrey Mehta, Angela Hurtado, Tyler Ard, Jim Stanis y Bayla Breningstall.
Este trabajo contó con el apoyo de los Institutos Nacionales de Salud/Instituto Nacional del Envejecimiento (K01AG066847, R36AG087310-01, suplemento P30-AG066530-03S1), la Fundación Nacional de Ciencias (subvención 2121164) y financiación del Centro de Longevidad Neuronal de la USC. Los datos de investigación presentados en esta publicación recibieron el apoyo de la Oficina del Director de los Institutos Nacionales de Salud, con el número de subvención S10OD032285.
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Fuente de la historia:
Materiales proporcionados por la Facultad de Medicina Keck de la USC . Nota: El contenido puede ser editado por motivos de estilo y extensión.
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Referencia de la revista:
Maricarmen Pachicano, Shrey Mehta, Angela Hurtado, Tyler Ard, Jim Stanis, Bayla Breningstall, Michael S. Bienkowski. La organización laminar de los tipos celulares de neuronas piramidales define distintas subregiones hipocampales CA1 . Nature Communications , 2025; 16 (1) DOI: 10.1038/s41467-025-66613-y
Citar esta página:
Facultad de Medicina Keck de la USC. «Científicos descubren capas ocultas en el centro de la memoria cerebral». ScienceDaily. ScienceDaily, 6 de diciembre de 2025. < www.sciencedaily.com/releases/2025/12/251206030752.htm > .
