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NEURONAS Y SINAPSIS

El camino de la memoria, apasionante ruta por el cerebro

¿Dónde se almacenan los recuerdos en el cerebro?: Hay equipos corriendo una carrera científica para encontrar la respuesta.

La eliminación física de los recuerdos malos o no deseados mediante la alteración de las sinapsis en el cerebro motiva varias investigaciones hoy día.

Actualmente, la terapia de exposición, que es el tratamiento más común para el PTSD (Post-Traumatic Stress Disorder o trastorno de estrés postraumático), implica exponer repetidamente al paciente a un estímulo inofensivo pero desencadenante para suprimir el recuerdo del evento traumático.

En teoría, esto remodela en forma indirecta las sinapsis del cerebro para que la memoria sea menos dolorosa. Hubo cierto éxito con la terapia de exposición pero los pacientes son propensos a recaer. Esto sugiere que la memoria subyacente que causa la respuesta traumática no ha sido eliminada.

Todavía se desconoce si la generación y pérdida de sinapsis realmente impulsa la formación de memoria.

Hace más de 130 años, el neurocientífico pionero Santiago Ramón y Cajal sugirió que el cerebro almacena información al reorganizar las conexiones, o sinapsis, entre las neuronas.

Los neurocientíficos han intentado comprender los cambios físicos asociados con la formación de la memoria.

Pero las sinapsis son muy pequeñas y están muy juntas a la hora del mapeo. Son aproximadamente 10.000 millones de veces más pequeñas que el objeto más diminuto que puede visualizar una resonancia magnética clínica estándar, recordó Don Arnold, profesor de Ciencias Biológicas e Ingeniería Biomédica, Facultad de Letras, Artes y Ciencias Dornsife de la USC (Universidad del Sur de California).

Además, hay 1.000 millones de sinapsis en los cerebros de los ratones que los investigadores usan a menudo para estudiar la función cerebral, y todas tienen el mismo color opaco a translúcido que el tejido que las rodea. ¿Qué hacer?

Las sinapsis comprenden

  • el final de la neurona transmisora,
  • el comienzo de la neurona receptora y
  • el pequeño espacio entre ellos.

¿Y entonces?

Una nueva técnica de imagen en desarrollo fue la respuesta de Don Arnold. Según él, la novedad está permitiendo a su grupo de investigación mapear las sinapsis durante la formación de la memoria. Así ellos descubrieron que el proceso de formación de nuevos recuerdos cambia la forma en que las células cerebrales se conectan entre sí: mientras que algunas áreas del cerebro crean más conexiones, otras las pierden.

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Sinapsis, el lenguaje de las neuronas en el cerebro.

Sinapsis, el lenguaje de las neuronas en el cerebro.

El pez cebra

En el pasado, los investigadores se enfocaron en registrar las señales eléctricas producidas por las neuronas.

Aquellos estudios confirmaron que las neuronas cambian su respuesta a estímulos particulares después de que se forma un recuerdo. Sin embargo, ellos no pudieron identificar qué impulsa esos cambios.

Para estudiar cómo cambia físicamente el cerebro cuando forma una nueva memoria, Arnold y sus colegas elaboraron mapas 3D de las sinapsis del pez cebra, antes y después de la formación de la memoria.

¿Por qué el pez cebra? Porque son lo suficientemente grandes como para tener cerebros que funcionan en forma similar a los de las personas, pero lo suficientemente pequeños y transparentes como para ofrecer una ventana al cerebro vivo.

Para inducir una nueva memoria en los peces, según escribió Arnold en The Conversation, utilizaron un tipo de proceso de aprendizaje llamado condicionamiento clásico: un ser vivo es expuesto a 2 tipos diferentes de estímulos en forma simultánea.

  • Uno, neutro, no provoca una reacción;
  • uno, desagradable, el animal trata de evitar.

Cuando estos 2 estímulos se emparejan suficientes veces, el animal responde al estímulo neutral como si fuera un estímulo desagradable, lo que indica que ha creado una memoria asociativa que une estos estímulos.

Como estímulo desagradable, Arnold y su equipo utilizaron un láser infrarrojo apuntado suavemente a la cabeza del pez.

  • Cuando el pez movió la cola, lo tomaron como una indicación de que quería escapar.
  • Cuando el pez se expone a un estímulo neutral, una luz que se enciende y el movimiento de la cola significa que está recordando lo que sucedió cuando se encontró con el estímulo desagradable.
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El pez cebra es originario del sudeste asiático, de uso frecuente en acuarios, siendo el primer vertebrado en clonarse. Es transparente, lo que permite visualizar la evolución de experimentos. Alcanza 5 cm como talla máxima.

El pez cebra es originario del sudeste asiático, de uso frecuente en acuarios, siendo el primer vertebrado en clonarse. Es transparente, lo que permite visualizar la evolución de experimentos. Alcanza 5 cm como talla máxima.

El perro de Pavlov es el ejemplo más conocido de condicionamiento clásico, en el que un perro saliva en respuesta al sonido de una campana porque ha formado una memoria asociativa entre la campana y la comida.

El relato de Arnold:

"Para crear los mapas, modificamos genéticamente al pez cebra con neuronas que producen proteínas fluorescentes que se unen a las sinapsis y las hacen visibles. Luego tomamos imágenes de las sinapsis con un microscopio hecho a la medida que usa una dosis mucho más baja de luz láser que los dispositivos estándar que también usan fluorescencia para generar imágenes. Debido a que nuestro microscopio causó menos daño a las neuronas, pudimos obtener imágenes de las sinapsis sin perder su estructura y función.

Cuando comparamos los mapas de sinapsis 3D antes y después de la formación de la memoria, encontramos que las neuronas en una región del cerebro, el palio dorsal anterolateral, desarrollaron nuevas sinapsis mientras que las neuronas predominantemente en una 2da. región, el palio dorsal anteromedial, perdieron sinapsis.

Signficado: las nuevas neuronas se emparejaban, mientras que otras destruían sus conexiones. Experimentos anteriores han sugerido que el palio dorsal de los peces puede ser análogo a la amígdala de los mamíferos, donde se almacenan los recuerdos del miedo.

Sorpresa: los cambios en la fuerza de las conexiones existentes entre las neuronas que ocurrieron con la formación de la memoria fueron pequeños e indistinguibles de los cambios en los peces de control que no formaron nuevos recuerdos. En definitiva, la formación de una memoria asociativa implica la formación y pérdida de sinapsis, pero no necesariamente cambios en la fuerza de las sinapsis existentes, tal como se pensaba anteriormente."

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Corolario

Volvamos a la pregunta: ¿La eliminación de sinapsis podría eliminar recuerdos?

  1. Los recuerdos asociativos tienden a ser mucho más fuertes que otros tipos de recuerdos.
  2. Se cree que los recuerdos asociativos inducidos por el condicionamiento clásico son análogos a los recuerdos traumáticos que causan el PTSD.
  3. Los estímulos inofensivos similares a los que alguien experimentó en el momento del trauma pueden desencadenar la memoria de recuerdos dolorosos.

Por ejemplo, una luz brillante o un ruido fuerte pueden traer recuerdos de un combate. El estudio de Arnold revela el papel que pueden desempeñar las conexiones sinápticas en la memoria y podría explicar por qué los recuerdos asociativos pueden durar más y recordarse con mayor viveza que otros tipos de recuerdos.

Final de Arnold:

"Se encuentra en desarrollo una tecnología que puede eliminar sinapsis de forma rápida y precisa sin dañar las neuronas. El proyecto es usar métodos similares para eliminar las sinapsis en peces cebra o ratones para ver si esto altera los recuerdos asociativos.

Podría ser posible borrar físicamente los recuerdos asociativos que subyacen en condiciones devastadoras como el TEPT y la adicción con estos métodos.

Sin embargo, antes de que se pueda contemplar un tratamiento de este tipo, los cambios sinápticos que codifican las memorias asociativas deben definirse con mayor precisión.

Y obviamente existen serios obstáculos éticos y técnicos que deberían abordarse. Sin embargo, es tentador imaginar un futuro lejano en el que la cirugía sináptica podría eliminar los malos recuerdos."

Zebrafish Brain

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