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01 Febrero 2021

Novedades moleculares de la memoria

Neurocientíficos identificaron genes que permitirían a las neuronas activar conexiones capaces de crear recuerdos estables en el tiempo.

La memoria es la capacidad que tienen los organismos vivos para codificar, almacenar y evocar las huellas de la experiencia, que ha permitido a los seres humanos -en particular- acumular información y conocimiento e influir en el desarrollo de aprendizajes más complejos.

Esto gracias a tres tipos de almacenaje: la memoria sensorial (MS), que hace referencia a la información que recibimos a través de los sentidos y dura solamente algunos segundos; la de corto plazo (MCP), que toma el control cuando la información la MS se transfiere a la consciencia; y la de largo plazo (MLP), que es relativamente permanente y casi ilimitada en términos de su capacidad de acopio.

La revista Proceedings of the National Academy of Sciences publica un estudio que proporciona un enfoque actualizado respecto a una de las funciones celulares más universales y básicas del cerebro: la creación de recuerdos [1]. 

Al observar la actividad de las células nerviosas cerebrales, se descubrió la proteín CPEB3, una especie de “interruptor lógico” que indica a las células nerviosas si un recuerdo debe ser guardado por un momento pasajero o conservado de forma permanente.

Este hallazgo ha permitido a los científicos comprender cómo funciona la memoria, dijo el Premio Nobel de Medicina y Fisiología en 2000 Eric Kandel, pionero en la investigación de las bases moleculares de esta función cerebral. 

Lo interesante es que este “interruptor” proteico tiene sus equivalentes en moscas, ratones y humanos; y cuando se “enciende” dispone la síntesis de otras proteínas que construyen memorias duraderas, gracias al fortalecimiento de nuevas conexiones entre las células nerviosas.

Neurocientíficos de la Facultad de Medicina de la Universidad de Harvard avanzaron en la búsqueda por comprender la biología de la MLP al describir un mecanismo que las neuronas utilizan en el hipocampo del ratón adulto para regular las señales que reciben de otras en un proceso que parece crítico para la consolidación y la recuperación de la memoria [2].

“Esta es esencial para todos los aspectos de la existencia humana. El cómo codificamos los recuerdos que duran toda la vida es fundamental y nuestro estudio llega al corazón de ese fenómeno”, explica Michael Greenberg, jefe de neurobiología del Instituto Blavatnik de la Universidad de Harvard.

Advierten que nuevas experiencias activan poblaciones de neuronas en el hipocampo que expresan dos genes, Fos y Scg2, los que permiten ajustar las interneuronas inhibitorias, células que amortiguan la excitación neuronal. De esta manera, pequeños grupos de neurocitos pueden formar redes persistentes con actividad coordinada en respuesta a una experiencia.

Este mecanismo, probablemente, “permite que ellas se comuniquen mejor entre sí, de modo que la próxima vez que se necesite recordar algo se activen sincrónicamente”, explica Lynn Yap, otro de los autores de la publicación.  

“Creemos que la activación coincidente de este circuito mediado por Fos es una característica potencialmente necesaria para la consolidación de la memoria -por ejemplo, durante el sueño- y también para su recuperación en el cerebro”.

La expresión de Fos sucede minutos después de activarse una neurona. Aprovechado esta propiedad, los investigadores la utilizaron como marcador de actividad neuronal reciente para identificar las células cerebrales que regulan distintos comportamientos.

Para comprobar la hipótesis, se expuso a ratones a nuevos entornos para analizar las neuronas piramidales. Se descubrió que poblaciones relativamente escasas de neuronas expresaban Fos después de la exposición a una nueva experiencia. Luego, se obstruyó utilizando una técnica basada en virus que se envió a un área específica del hipocampo, lo que dejó a otras células sin afectar.

Los animales que tenían Fos bloqueado, mostraban déficit de memoria significativos cuando se evaluaron en un laberinto que les obligó a recordar detalles espaciales, indicando que el gen juega un papel fundamental en la formación de recuerdos.

El equipo de Harvard quiso ir más allá para probar la función de Fos, que podría interveniar con la activación de otros genes como Scg2, que a su vez desempeñaba un rol fundamental en la regulación de las señales inhibidoras.

En ratones con Scg2 silenciado experimentalmente, las neuronas activadas por Fos en el hipocampo mostraron un defecto en la señalización de ambos tipos de interneuronas y también en los ritmos theta y gamma, propiedades cerebrales que -se cree- son características críticas del aprendizaje y la memoria.

Las conclusiones de este trabajo sugieren que, después de una nueva experiencia, un pequeño grupo de neuronas expresan simultáneamente Fos, activando Scg2 y sus neuropéptidos derivados, para establecer una red coordinada con la actividad regulada por interneuronas.

Los resultados son promisorios, porque pueden conducir a nuevas formas de intervención cuando los déficit de memoria ocurran debido a enfermedad o edad; así como al desarrollo de nuevos fármacos para la demencia y el trastorno por estrés postraumático.

Referencias
[1] Ford L, Ling E, Kandel ER, Fioriti L. CPEB3 inhibits translation of mRNA targets by localizing them to P bodies. Proc Natl Acad Sci USA. 2019;116(36):18078-18087.
[2] Yap EL, Pettit NL, Davis CP, et al. Bidirectional perisomatic inhibitory plasticity of a Fos neuronal network. Nature. 2020;10.1038/s41586-020-3031-0. 

Por Carolina Faraldo Portus

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