La búsqueda de las huellas biofísicas de los recuerdos en el cerebro

Una de las preguntas más fundamentales de la neurociencia es cómo el cerebro puede gestionar los recuerdos. Se cree que los recuerdos se almacenan mediante cambios biofísicos y moleculares en conjuntos neuronales llamados engramas, distribuidos en diferentes regiones cerebrales. Estos engramas son poblaciones dispersas de neuronas que experimentan cambios físicos o químicos duraderos durante el aprendizaje, creando una representación biológica de nuestras experiencias.

En una exhaustiva revisión de conclusiones de investigaciones previas, un equipo encabezado por Shuai-Wen Teng, de la Universidad de Shandong en la ciudad china de Jinan, ha rastreado los mecanismos celulares dinámicos que permiten al cerebro formar, consolidar, generalizar y actualizar recuerdos. Esta revisión ofrece valiosas perspectivas sobre cómo se codifican los recuerdos en el cerebro y cómo pueden cambiar con el paso del tiempo. Más allá del interés científico intrínseco que esto tiene, las conclusiones del nuevo estudio son relevantes para el trastorno de estrés postraumático y otros problemas mentales parecidos.

La revisión detalla cómo los recientes avances tecnológicos han transformado nuestra capacidad para estudiar la memoria. Las técnicas modernas ahora permiten a los científicos etiquetar, rastrear e incluso manipular las neuronas específicas involucradas en la formación y recuperación de recuerdos.

“Los métodos avanzados que combinan el etiquetado basado en genes de expresión inmediata con manipulación optogenética han permitido la identificación y control de conjuntos neuronales que codifican recuerdos específicos", señala Shuai-Wen Teng. "Este avance tecnológico nos ha permitido observar la memoria en acción a nivel celular".

Los científicos ahora pueden identificar visualmente qué neuronas se activan durante la formación y la recuperación de recuerdos. Más notablemente, pueden activar artificialmente estas neuronas para inducir la recuperación de recuerdos, incluso en ausencia de señales sensoriales normales. Esto significa que los investigadores pueden efectivamente "activar" un recuerdo estimulando las células correctas.

Asignación y formación de memoria

La revisión explica cómo se seleccionan las neuronas para formar parte de una huella de memoria durante el proceso inicial de codificación. Esta selección no es aleatoria: las neuronas con mayor excitabilidad en el momento del aprendizaje tienen más probabilidades de ser reclutadas en el conjunto de memoria.

"Es como una competencia entre neuronas", continúa Teng. "Las células con excitabilidad basal elevada muestran activación preferencial durante el aprendizaje y se incorporan desproporcionadamente en los conjuntos que codifican la memoria".

Este proceso está regulado por un factor de transcripción llamado CREB, que mejora tanto la excitabilidad intrínseca como la densidad de espinas dendríticas. Cuando una neurona tiene mayor actividad CREB, se vuelve más probable que sea reclutada en un engrama de memoria.

Recreación artística de almacenamiento de un recuerdo en neuronas. (Ilustración: Amazings / NCYT)

Cómo cambian los recuerdos con el tiempo

Un aspecto fascinante de la revisión aborda cómo los recuerdos se transforman a medida que se consolidan. Los nuevos recuerdos inicialmente dependen del hipocampo, pero gradualmente pasan a depender más de la corteza a través de un proceso llamado consolidación de sistemas.

Tras la estabilización sináptica inicial, los recuerdos experimentan una consolidación, pasando de la dependencia hipocampal al almacenamiento dependiente de la corteza prefrontal medial a lo largo de días o años. Esto permite que los engramas hipocampales conserven detalles episódicos específicos del contexto, mientras que los conjuntos de la corteza prefrontal medial codifican representaciones más esquemáticas y generalizadas.

Este proceso natural explica por qué los recuerdos a menudo se vuelven más generalizados con el tiempo, perdiendo detalles específicos mientras preservan los conceptos principales. Este mecanismo cerebral fundamental apoya el aprendizaje, pero también puede contribuir a problemas como el trastorno de estrés postraumático cuando los recuerdos que generan miedo se sobregeneralizan.

Generalización de la memoria y trastornos de ansiedad

Los investigadores detallan cómo la generalización de la memoria, aunque es un proceso adaptativo para aplicar aprendizajes pasados a nuevas situaciones, puede volverse desadaptativa en afecciones como el trastorno de estrés postraumático y los trastornos de ansiedad.

El hipocampo desempeña un papel crucial en el mantenimiento de la especificidad de la memoria. Cuando esta función se ve comprometida, quizás debido a la exposición al estrés o a vías de señalización alteradas, los recuerdos pueden sobregeneralizarse, provocando respuestas de miedo inapropiadas.

En el estudio, los investigadores describen varios mecanismos que impulsan la generalización de la memoria, incluidos los cambios inducidos por el estrés en los circuitos del hipocampo y la amígdala. Comprender estos mecanismos podría conducir a intervenciones más específicas para tratar los trastornos de ansiedad.

Actualización y modificación de la memoria

La revisión también explora cómo los recuerdos existentes pueden actualizarse con nueva información. Cuando los recuerdos se reactivan, se vuelven temporalmente maleables, permitiéndoles incorporar nuevos datos o contextos emocionales.

La actualización de la memoria es un proceso fundamental que permite a los organismos adaptarse a nueva información, modificar conocimientos existentes e integrar nuevas experiencias con recuerdos preexistentes.

Esto sugiere posibilidades emocionantes para el tratamiento de trastornos emocionales mediante la modificación de las asociaciones emocionales de recuerdos traumáticos. ¿Podrían desarrollarse terapias que apunten específicamente a los engramas de memoria para reducir su impacto emocional sin borrar los recuerdos mismos? Esta sigue siendo un área de investigación activa con un significativo potencial clínico.

El futuro de la investigación sobre la memoria

La revisión esboza varias cuestiones pendientes en las que los investigadores siguen trabajando:

¿Qué mecanismos impulsan a las neuronas a unirse a las redes de engramas o a abandonarlas durante diferentes procesos de memoria?

¿Cómo mantiene el cerebro el delicado equilibrio entre la estabilidad y la flexibilidad de la memoria?

El estudio se titula “Dynamic memory enqrams: Unveiling the celular mechanisms of memory encoding, consolidation, generalizaton, and updating in the brain”. Y se ha publicado en la revista académica Brain Medicine. (Fuente: Genomic Press)