Los recuerdos perdidos podrían ser restaurados, sugiere una investigación sobre un caracol marino

Durante décadas, la mayoría de los neurocientíficos han creído que los recuerdos se almacenan en las sinapsis —las conexiones entre las células cerebrales, o neuronas— que son destruidas por la enfermedad de Alzheimer. El nuevo estudio proporciona evidencia que contradice la idea de que la memoria a largo plazo se almacena en las sinapsis

«La memoria a largo plazo no se almacena en las sinapsis», dice David Glanzman, autor principal del estudio y profesor de biología integrativa y fisiología y de la neurobiología de la UCLA. «Esa es una idea radical, pero ahí es donde conduce la evidencia. El sistema nervioso parece ser capaz de regenerar las conexiones sinápticas perdidas. Si usted puede restaurar las conexiones sinápticas, la memoria volverá. No será fácil, pero creo que es posible».

Los hallazgos fueron publicados recientemente en eLife.

Equipo de investigación de Glanzman estudia un tipo de caracol marino llamado Aplysia para entender el aprendizaje del animal y la memoria. El Aplysia muestra una respuesta defensiva para proteger sus branquias frente a posibles daños, y los investigadores están especialmente interesados en su reflejo de retirada, y las neuronas sensoriales y motoras que lo producen.

Aumentaron el reflejo de retirada del caracol dándole varios choques eléctricos leves en su parte trasera. La mejora dura varios días después de una serie de descargas eléctricas, un indicador de la memoria a largo plazo de los caracoles. Glanzman explicó que el choque provoca la liberación de hormona serotonina en el sistema nervioso central del caracol.

La memoria a largo plazo es una función del crecimiento de nuevas conexiones sinápticas causados por la serotonina, dijo Glanzman, miembro del Instituto de Investigación del Cerebro (Brain Research Institute) de la UCLA. Mientras se forman los recuerdos a largo plazo, el cerebro crea nuevas proteínas que están implicadas en la formación de nuevas sinapsis. Si ese proceso se interrumpe —por ejemplo, por un golpe u otra lesión— las proteínas no pueden ser sintetizadas y no se pueden formar recuerdos a largo plazo. (Esta es la razón por la cual la gente no puede recordar lo que sucedió momentos antes de una conmoción cerebral.)

«Si se entrena a un animal en una tarea, se inhibe su capacidad de producir proteínas inmediatamente después del entrenamiento, y luego se lo pone a prueba 24 horas más tarde, el animal no recordará el entrenamiento», dijo Glanzman. «Sin embargo, entrene a un animal, espere 24 horas, y luego le inyecta un inhibidor de la síntesis de proteínas en el cerebro, el animal muestra perfectamente buena memoria 24 horas después. En otras palabras, una vez que se forman los recuerdos, si interrumpes temporalmente la síntesis de proteínas, no afecta a la memoria a largo plazo. Eso se cumple en la Aplysia y en los cerebros de humanos». (Esto explica por qué los recuerdos más antiguos de la gente por lo general sobreviven después de una conmoción cerebral.)

El equipo de Glanzman encontró que el mismo mecanismo se sostuvo en el estudio de las neuronas de los caracoles en una placa de Petri. Los investigadores colocaron las neuronas sensoriales y motoras que intervienen en la retirada refleja del caracol en una placa de Petri, donde las neuronas volvieron a formar las conexiones sinápticas que existían cuando las neuronas estaban en el interior del cuerpo del caracol. Cuando se añadió la serotonina a la placa, se formaron nuevas conexiones sinápticas entre las neuronas sensoriales y motoras. Pero si la adición de serotonina era seguida inmediatamente por la adición de una sustancia que inhibe la síntesis de proteínas, el nuevo crecimiento sináptico resultaba bloqueado; no se podría formar la memoria a largo plazo.

Los investigadores también querían entender si las sinapsis desaparecían al desaparecer los recuerdos. Para averiguarlo, se contó el número de sinapsis en la placa de Petri y luego, 24 horas después, añadieron un inhibidor de la síntesis de proteínas. Un día más tarde, volvieron a contar las sinapsis.

Lo que encontraron fue que las nuevas sinapsis habían crecido y las conexiones sinápticas entre las neuronas se habían fortalecido. El tratamiento tardío con el inhibidor de la síntesis de proteínas no perturba la memoria a largo plazo. El fenómeno es muy similar a lo que ocurre en el sistema nervioso del caracol durante este tipo de aprendizaje simple, dijo Glanzman.

A continuación, los científicos agregaron serotonina a una placa de Petri que contenía una neurona sensorial y una neurona motora, esperaron 24 horas, y después añadieron otro breve pulso de serotonina —que servía para recordar a las neuronas el entrenamiento original— e inmediatamente después añadieron la proteína inhibidora de la síntesis. Esta vez, encontraron que el crecimiento sináptico y la memoria se borraron. Cuando volvieron a contar las sinapsis, encontraron que la catidad se había restablecido al número antes del entrenamiento, dijo Glanzman. Esto sugiere que el impulso de «recordatorio» de la serotonina activa una nueva ronda de consolidación de la memoria, y que la inhibición de la síntesis de proteínas durante este «reconsolidación» borra la memoria en las neuronas.

Si la idea predominante fuese cierta —que los recuerdos se almacenan en las sinapsis— los investigadores deberían haber encontrado que las sinapsis perdidas eran las mismas que habían crecido en respuesta a la serotonina. Pero no es lo que sucedió: su lugar, encontraron que algunas de las nuevas sinapsis todavía estaban presentes y algunas se habían ido, y que algunas de las originales habían desaparecido, también.
Glanzman dijo que no hay un patrón obvio de sinapsis que quedaron y que desaparecieron, lo que implica que la memoria no se almacena en las sinapsis.

Cuando los científicos repitieron el experimento en el caracol, y luego dieron el animal un modesto número de choques de la cola —que no producen la memoria a largo plazo en un simple caracol— regresó la memoria que pensaban había sido borrada por completo. Esto implica que las conexiones sinápticas que se habían perdido al parecer fueron restauradas.

«Eso sugiere que la memoria no está en las sinapsis, sino en otro lugar», dijo Glanzman. «Creemos que es en el núcleo de las neuronas. No lo hemos demostrado, sin embargo.»

Glanzman dijo que la investigación podría tener implicaciones significativas para las personas con enfermedad de Alzheimer. En concreto, sólo porque se conoce que la enfermedad destruye las sinapsis en el cerebro no significa que los recuerdos se destruyan.

«Mientras las neuronas sigan vivas, el recuerdo todavía estará allí, lo que significa que pueden ser capaces de recuperar algunos de los recuerdos perdidos en las primeras etapas de la enfermedad de Alzheimer», dijo.
Glanzman añadió que en las etapas posteriores de la enfermedad las neuronas mueren, lo que probablemente significa que las memorias ya no se pueden recuperar.

Los procesos celulares y moleculares parece ser muy similares entre el caracol marino y los seres humanos, a pesar de que el caracol tiene aproximadamente 20.000 neuronas y los seres humanos tienen alrededor de 1 billón (1012) de ellas. Las neuronas tienen varios miles de sinapsis cada una.

Glanzman solía creer que los recuerdos traumáticos podrían ser borrados, pero ha cambiado de opinión. Ahora cree que, debido a que las memorias se almacenan en el núcleo, puede ser mucho más difíciles de modificar. Él seguirá estudiando cómo se restauran los recuerdos de los caracoles marinos, y cómo las sinapsis volver a crecer.

Entre los co-autores del estudio están Shanping Chen, Diancai Cai y Kaycey Pearce, asociados de investigación en el laboratorio de Glanzman.

La investigación fue financiada por los Institutos Nacionales de Salud del Instituto Nacional de Trastornos Neurológicos y Accidentes Cerebrovasculares, el Instituto Nacional de Salud Mental y la Fundación Nacional de Ciencia.

Casi se ha demostrado que todos los procesos que intervienen en la memoria en el caracol también estan involucrado en la memoria en el cerebro de los mamíferos, dijo Glanzman.

En un estudio de 1997 publicado en la revista Science, Glanzman y sus colegas identificaron un mecanismo celular en la Aplysia que juega un papel importante en el aprendizaje y la memoria. Una proteína llamada receptor N-metil D-aspartato, o NMDA, aumenta la fuerza de las conexiones sinápticas en el sistema nervioso y juega un papel vital en la memoria y también en ciertos tipos de aprendizaje en el cerebro de los mamíferos. La demostración de Glanzman de que el receptor NMDA juega un papel crítico en el aprendizaje en un simple animal como el caracol marino era totalmente inesperado en el momento.

 

 

La historia anterior se basa en materiales proporcionados por la Universidad de California, Los Angeles.

Publicación de Referencia: Shanping Chen, Diancai Cai, Kaycey Pearce, Philip YW Sun, Adam C. Roberts, David L Glanzman. Reinstatement of long-term memory following erasure of its behavioral and synaptic expression in Aplysia (Restablecimiento de la memoria a largo plazo luego del borrado de su expresión conductual y sináptica en Aplysia). eLife, 2014; 3 DOI: 10.7554/eLife.03896

Fuente: Science Daily. Aportado por Eduardo J. Carletti

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