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» » Recuperar recuerdos perdidos utilizando la optogenética


Referencia: ScienceDaily.com ,  28 de mayo 2015
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    Los investigadores han descubierto que los recuerdos que se han 'perdido' como resultado de una amnesia pueden ser recuperados mediante la activación de las células cerebrales con luz. En un artículo publicado hoy en la revista Science, los investigadores del MIT revelan que fueron capaces de reactivar recuerdos que de otra manera no podrían ser recuperados, usando una tecnología conocida como optogenética.

El hallazgo responde a una pregunta que ha sido muy debatida en neurociencia sobre la naturaleza de la amnesia, según Susumu Tonegawa, profesor en el Instituto Picower para el Aprendizaje y la Memoria en el Departamento de Biología del MIT y director del Centro RIKEN-MIT, que dirigió la investigación liderada por los autores principales Tomás Ryan, Dheeraj Roy y Michelle Pignatelli.

Los neurosciéntificos han debatido durante muchos años si la amnesia retroactiva -la que viene de lesiones traumáticas, estrés o enfermedades como el Alzheimer- es causada por el daño a unas células específicas del cerebro, es decir, una memoria que no puede ser almacenada, o si el acceso a esa memoria está de alguna manera bloqueado, impidiendo su recuperación.

"La mayoría de los investigadores están a favor de la teoría del almacenamiento, pero hemos demostrado en este documento que esta teoría mayoritaria apoyada está probablemente equivocada", indicaba Tonegawa. "La amnesia es un problema de deterioro de recuperación".

Anteriormente se ha especulado de que en algún lugar de la red cerebral hay una población de neuronas que se activan durante el proceso de adquisición de la memoria, causando cambios físicos o químicos que la soportan.

Si estos grupos de neuronas son posteriormente reactivados por un disparador como la vista o un olor particular, por ejemplo, toda esa memoria es recordada. Estas neuronas son conocidas como "células engramáticas de memoria."

Arrojando luz sobre este asunto

En 2012, el grupo de Tonegawa utilizó la optogenética -en el cual se añaden proteínas a las neuronas para que puedan ser activadas con la luz-, para demostrar por primera vez que una población así de neuronas existe, de hecho, en un área del cerebro llamada hipocampo.

Sin embargo, hasta ahora nadie ha sido capaz de demostrar que estos grupos de neuronas sufran cambios químicos duraderos, en un proceso conocido como consolidación de la memoria. Uno de esos cambios, conocido como "potenciación a largo plazo" (LTP), implica el fortalecimiento de las sinapsis, que son las estructuras que permitan a grupos de neuronas enviar señales de unas a otras como resultado del aprendizaje y la experiencia.

Para averiguar si estos cambios químicos tienen lugar realmente, los investigadores identificaron primero un grupo de células engramáticas del hipocampo que, al ser activadas con las herramientas optogenéticas, fueran capaces de expresar un recuerdo.

Cuando registraron la actividad de este grupo particular de células, descubrieron que las sinapsis que las conectaba se había fortalecido. "Hemos sido capaces de demostrar por primera vez que estas células específicas -un pequeño grupo de células del hipocampo- estaban sometidas a este aumento de la fuerza sináptica", explica Tonegawa.

Los investigadores, entonces, intentaron descubrir qué sucede a los recuerdos sin este proceso de consolidación. Administrando un compuesto llamado anisomicina, que bloquea la síntesis proteínica dentro de las neuronas, inmediatamente después de que los ratones habían formado una nueva memoria, pudiendo evitar el fortalecimiento de las sinapsis.

Cuando regresaron al día siguiente e intentaron reactivar la memoria utilizando un disparador emocional, no encontraron ningún rastro de ella. "Así que, aunque las células de engramas están ahí, sin síntesis de proteínas las células sinápticas no se fortalecen y la memoria se pierde", continuó Tonegawa.

Aunque, sorprendentemente, cuando los investigadores reactivaron las células engramáticas, con sus bloqueadas proteínas de síntesis, usando las herramientas optogenéticas, encontraron que los ratones mostraron todos los signos de recordar dicha memoria en su totalidad.

"Si se intenta la recuperación de la memoria de forma natural en un animal con anisomicina, estará amnésico, no se puede inducir la recuperación de la memoria", subraya Tonegawa. "Pero si uno va directamente a las supuestas células engramáticas y las activa con luz, puedes restaurar la memoria, a pesar de que no ha habido ninguna LTP."

"Rompiendo estudios"

Otros estudios llevados a cabo por el grupo de Tonegawa demostraron que las memorias no se almacenan en las sinapsis reforzadas por la síntesis proteínica de las células engramáticas individuales, sino en un circuito, o una "vía" de múltiples grupos de células de engramas y las conexiones entre ellas.

"Estamos proponiendo un nuevo concepto, en el que hay una vía celular engramática, o circuito, para cada memoria", dice. "Este circuito abarca múltiples áreas del cerebro y de conjuntos de células de engramas en estas áreas, que están conectadas específicamente para un recuerdo en particular."

La investigación disocia los mecanismos usados en la memoria de almacenamiento de los de recuperación de la memoria, según Ryan. "El fortalecimiento de la sinapsis de engramas es crucial para la capacidad del cerebro para acceder o recuperar esos recuerdos específicos, mientras que las vías de conectividad entre las células engramáticas permite la codificación y almacenamiento de la información de la memoria en sí misma."

Los cambios en la fuerza sináptica y en las propiedades se han asociado con el aprendizaje y la memoria, de acuerdo con Alcino Silva, director del Centro Integral para el Aprendizaje y la Memoria en la Universidad de California en Los Ángeles. "Este trabajo pionero sugiere que estos cambios pueden no ser tan críticos para la memoria como se pensaba, ya que bajo ciertas condiciones, parece ser posible alterar estos cambios y todavía preservar la memoria", dice. "En su lugar, parece que pueden ser necesarios estos cambios para la recuperación de la memoria, un proceso misterioso que hasta ahora ha eludido a los neurocientíficos."

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- Fuente: Massachusetts Institute of Technology .
- Publicación: Tomás J. Ryan, Dheeraj S. Roy, Michele Pignatelli, Autumn Arons, and Susumu Tonegawa. Engram cells retain memory under retrograde amnesia. Science, 29 May 2015: 1007-1013 DOI: 10.1126/science.aaa5542 .
- Imagen: La optogenética para reactivar recuerdos que otra manera no podrían ser recuperados. Crédito: Ilustración de hristine Daniloff/MIT

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