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Líneas de investigación
Línea Emergente del grupo: «Plasticidad de las Redes Neuronales»
Al igual que otros procesos cognitivos, la memoria emerge de interacciones que tienen lugar a múltiples escalas espaciales, temporales y en niveles jerárquicos, desde las moléculas, los genes, las neuronas y los microcircuitos celulares hasta redes neuronales de gran escala. A pesar de décadas de avances, los esquemas teóricos dominantes sobre la formación de la memoria siguen siendo, en gran medida, corticocéntricos, y ponen el foco en las interacciones entre hipocampo y corteza cerebral como el principal sustrato de la memoria episódica. Aunque estos modelos han permitido explicar aspectos fundamentales del procesamiento mnésico —el relacionado con la memoria—, también han limitado el alcance de la investigación a nivel de sistemas, dejando la contribución de los sistemas subcorticales comparativamente poco explorada. En particular, se ha prestado poca atención a cómo se procesa y se intercambia la información mnemónica a través de las interacciones entre los circuitos de los sistemas neuronales hipocampocorticales y los núcleos del tronco encefálico. Esta asimetría conceptual no es meramente una cuestión histórica, sino que continúa condicionando el diseño experimental, la interpretación teórica y la orientación general del campo.
Nuestra línea de investigación estudia los mecanismos neuronales que subyacen a la memoria a nivel de sistemas, con especial atención a cómo el sueño y la activación durante la vigilia contribuyen a la formación y al mantenimiento de la memoria en el cerebro. Estudiamos cómo estos procesos emergen de la actividad coordinada de los núcleos del tronco encefálico y del tálamo, del hipocampo y de la neocorteza. Para ello, combinamos técnicas de electrofisiología in vivo, modelización computacional, optogenética, técnicas de mapeo fisiológico de circuitos, imagen cerebral mesoscópica y ensayos conductuales en roedores.
En paralelo, investigamos cómo la actividad neuronal a gran escala interactúa con la fisiología autonómica y los estados internos del cuerpo tanto en roedores como en humanos, con el objetivo de identificar mecanismos de relevancia traslacional para los trastornos neurocognitivos y los trastornos relacionados con el estrés.
Photo: Jago Wallenschus & Sofia Taveira (ISTA)
Publicaciones relevantes
- Exercise acutely modulates hippocampal-neocortical ripple dynamics. Ramirez-Cardenas, A., Ramirez-Villegas, J.F., Kovach, C., Cole, R., Grossbach, A., Gander, P.E., Kawasaki, H., Greenlee, J.D., Howard, M.A., Banks, M. & Voss, M.W. Brain Communications. 2026 8(2): fcag041 https://doi.org/10.1371/journal.pcbi.1010983
- Uncovering the organization of neural circuits with generalized phase locking analysis. Safavi, S., Panagiotaropoulos, T.I., Kapoor, V., Ramirez-Villegas, J.F., Logothetis, N.K. & Besserve, M. PLOS Computational Biology. 2023 202219(4): e1010983 https://doi.org/10.1371/journal.pcbi.1010983
- Editorial: Neuromodulatory ascending systems: Their influence at the microscopic and macroscopic levels. Gambino, G., Bhik-Ghanie, R., Giglia, G., Puig, M.V., Ramirez-Villegas, J.F. & Zaldivar, D. Frontiers in Neural Circuits. 2022 16(1028154): 1-3 https://doi.org/10.3389/fncir.2022.1028154
- Coupling of hippocampal theta and ripples with pontogeniculooccipital waves. Ramirez-Villegas, J.F., Besserve, M., Murayama, Y., Evrard, H.C., Oeltermann, A. & Logothetis, N.K. Nature. 2021 589(7840): 96-102 https://doi.org/10.1038/s41586-020-2914-4
- Dissecting the frequency-dependent network mechanisms of in vivo hippocampal sharp wave-ripples. Ramirez-Villegas, J.F., Willeke, K.F., Logothetis, N.K. & Besserve, M. Neuron. 2018 100(5), 1224-1240 https://doi.org/10.1016/j.neuron.2018.09.041
- Diversity of sharp wave-ripple complexes reveals differentiated brain-wide dynamical events. Ramirez-Villegas, J.F., Logothetis, N.K. & Besserve, M. Proceedings of the National Academy of Sciences of the USA (PNAS). 2015 112(46): E6379-E6387 https://doi.org/10.1073/pnas.1518257112
- A saliency-based bottom-up visual attention model for dynamic scenes analysis. Ramirez-Moreno, D.F., Schwartz, O. & Ramirez-Villegas, J.F. Biological Cybernetics. 2013 107(2): 141-160 https://doi.org/10.1007/s00422-012-0542-2
- Color coding in the cortex: A modified approach to bottom-up visual attention. Ramirez-Villegas, J.F. & Ramirez-Moreno, D.F. Biological Cybernetics 2013 107(1): 39-47 https://doi.org/10.1007/s00422-012-0522-6
- Wavelet packet energy, Tsallis entropy and statistical parameterization for support vector-based and neural-based classification of mammographic regions. Ramirez-Villegas, J.F. & Ramirez-Moreno, D.F. Neurocomputing. 2012 77(1): 82-100 https://doi.org/10.1016/j.neucom.2011.08.015
- Heart rate variability dynamics for the prognosis of cardiovascular risk. Ramirez-Villegas J.F., Lam-Espinosa, E., Ramirez-Moreno, D.F., Calvo-Echeverry, P.C. & Agredo-Rodriguez, W. PLoS ONE. 2011 6(2): e17060 https://doi.org/10.1371/journal.pone.0017060
- Exercise acutely modulates hippocampal-neocortical ripple dynamics. Ramirez-Cardenas, A., Ramirez-Villegas, J.F., Kovach, C., Cole, R., Grossbach, A., Gander, P.E., Kawasaki, H., Greenlee, J.D., Howard, M.A., Banks, M. & Voss, M.W. Brain Communications. 2026 8(2): fcag041 https://doi.org/10.1371/journal.pcbi.1010983
- Uncovering the organization of neural circuits with generalized phase locking analysis. Safavi, S., Panagiotaropoulos, T.I., Kapoor, V., Ramirez-Villegas, J.F., Logothetis, N.K. & Besserve, M. PLOS Computational Biology. 2023 202219(4): e1010983 https://doi.org/10.1371/journal.pcbi.1010983
- Editorial: Neuromodulatory ascending systems: Their influence at the microscopic and macroscopic levels. Gambino, G., Bhik-Ghanie, R., Giglia, G., Puig, M.V., Ramirez-Villegas, J.F. & Zaldivar, D. Frontiers in Neural Circuits. 2022 16(1028154): 1-3 https://doi.org/10.3389/fncir.2022.1028154
- Coupling of hippocampal theta and ripples with pontogeniculooccipital waves. Ramirez-Villegas, J.F., Besserve, M., Murayama, Y., Evrard, H.C., Oeltermann, A. & Logothetis, N.K. Nature. 2021 589(7840): 96-102 https://doi.org/10.1038/s41586-020-2914-4
- Dissecting the frequency-dependent network mechanisms of in vivo hippocampal sharp wave-ripples. Ramirez-Villegas, J.F., Willeke, K.F., Logothetis, N.K. & Besserve, M. Neuron. 2018 100(5), 1224-1240 https://doi.org/10.1016/j.neuron.2018.09.041
- Diversity of sharp wave-ripple complexes reveals differentiated brain-wide dynamical events. Ramirez-Villegas, J.F., Logothetis, N.K. & Besserve, M. Proceedings of the National Academy of Sciences of the USA (PNAS). 2015 112(46): E6379-E6387 https://doi.org/10.1073/pnas.1518257112
- A saliency-based bottom-up visual attention model for dynamic scenes analysis. Ramirez-Moreno, D.F., Schwartz, O. & Ramirez-Villegas, J.F. Biological Cybernetics. 2013 107(2): 141-160 https://doi.org/10.1007/s00422-012-0542-2
- Color coding in the cortex: A modified approach to bottom-up visual attention. Ramirez-Villegas, J.F. & Ramirez-Moreno, D.F. Biological Cybernetics 2013 107(1): 39-47 https://doi.org/10.1007/s00422-012-0522-6
- Wavelet packet energy, Tsallis entropy and statistical parameterization for support vector-based and neural-based classification of mammographic regions. Ramirez-Villegas, J.F. & Ramirez-Moreno, D.F. Neurocomputing. 2012 77(1): 82-100 https://doi.org/10.1016/j.neucom.2011.08.015
- Heart rate variability dynamics for the prognosis of cardiovascular risk. Ramirez-Villegas J.F., Lam-Espinosa, E., Ramirez-Moreno, D.F., Calvo-Echeverry, P.C. & Agredo-Rodriguez, W. PLoS ONE. 2011 6(2): e17060 https://doi.org/10.1371/journal.pone.0017060
- Una implementación computacional de un modelo de atención visual Bottom-up aplicado a escenas naturales. Ramirez-Moreno, D.F. & Ramirez-Villegas, J.F. Revista de Ingeniería. 2011 35(2): 6-11 https://doi.org/10.16924/revinge.35.1