¿Cómo nuestro cerebro gestiona lo que debe memorizar y lo que no?

Algunas cosas las recordamos a lo largo de los años y otras las olvidamos muy pronto. ¿Qué procesos y estructuras cerebrales determinan esta duración tan distinta de los recuerdos? En un nuevo estudio, se ha buscado la respuesta definitiva a esta pregunta.

El estudio es obra de un equipo que incluye a Priya Rajasethupathy, Celine Chen y Andrea Terceros, las tres de la Universidad Rockefeller en la ciudad estadounidense de Nueva York.

Durante décadas, la investigación sobre la memoria se ha venido centrando en dos regiones cerebrales: el hipocampo, sede de la memoria a corto plazo, y la corteza cerebral, a la cual se le ha venido atribuyendo el almacenamiento de los recuerdos a largo plazo.

Los modelos teóricos existentes sobre la memoria del cerebro contemplan moléculas de memoria, similares a los transistores en la electrónica, que actúan como interruptores de encendido y apagado.

En otras palabras, en esta clase de modelo, si un recuerdo a corto plazo se etiqueta para su almacenamiento a largo plazo, permanece así indefinidamente. Sin embargo, aunque las investigaciones basadas en esta premisa han conducido a numerosos descubrimientos, muchos especialistas en este campo han venido sospechando que los modelos de este tipo son demasiado simples; por ejemplo, no explican por qué algunos recuerdos a largo plazo duran semanas mientras que otros se conservan a lo largo de décadas.

En un estudio de 2023, Rajasethupathy y otros identificaron una vía cerebral que enlaza los recuerdos de corto plazo con los de largo plazo. Un componente importante de esta vía es el tálamo, una región en el centro del cerebro que no solo ayuda a seleccionar los recuerdos que deben recordarse, sino que también los dirige a la corteza para su estabilización a largo plazo.

Esos hallazgos sentaron las bases para abordar algunas de las preguntas más fundamentales en el campo de la investigación de la memoria: ¿Qué sucede con los recuerdos más allá del almacenamiento a corto plazo en el hipocampo?, y ¿qué mecanismos moleculares permiten el proceso de clasificación que promueve los recuerdos importantes a la corteza y relega los menos importantes al olvido?

Para responder a estas preguntas, el equipo desarrolló un modelo de comportamiento utilizando un sistema de realidad virtual mediante el cual unos ratones formaban recuerdos específicos. Al variar la frecuencia con la que se repetían ciertas experiencias, el equipo pudo lograr que los ratones registraran en su memoria algunas cosas mejor que otras, y luego observó el interior del cerebro para ver qué mecanismos se correlacionaban con la persistencia a largo plazo de los recuerdos.

Usando realidad virtual, el equipo podía influir en el procesamiento de recuerdos de los ratones investigados. (Imagen: Rajasethupathy lab / The Rockefeller University)

Aunque se consiguió verla, la correlación no era suficiente. Para demostrar la causalidad, Celine Chen desarrolló un sistema de tipo CRISPR para manipular genes en el tálamo y la corteza. Con esta herramienta, el equipo de investigación ha logrado demostrar que la eliminación de ciertas moléculas afectaba a la duración del recuerdo. Sorprendentemente, el equipo también ha observado que cada clase de molécula afecta a esa duración en diferentes escalas de tiempo.

Los resultados del nuevo estudio sugieren que la memoria a largo plazo no se mantiene mediante un único interruptor molecular, sino mediante una cascada de programas de regulación genética que se despliegan con el tiempo y en distintas regiones cerebrales, como una serie de temporizadores moleculares.

Los temporizadores iniciales se activan y se desvanecen rápidamente, lo que permite un olvido rápido; los temporizadores tardíos actúan más lentamente, pero crean recuerdos más duraderos. Este proceso gradual permite al cerebro promover experiencias importantes para su almacenamiento a largo plazo, mientras que otras las empuja al olvido. En el nuevo estudio, se utilizó la repetición para encarnar la importancia de una experiencia. El equipo identificó tres reguladores transcripcionales: Camta1 y Tcf4 en el tálamo, y Ash1l en la corteza cingulada anterior, que no son necesarios para la formación inicial de recuerdos, pero son cruciales para su mantenimiento. Impedir que Camta1 y Tcf4 actuasen afectó a las conexiones funcionales entre el tálamo y la corteza, lo que provocó pérdida de memoria.

Lo observado en el modelo sugiere que, una vez formado el recuerdo en el hipocampo, Camta1 y los puntos donde actúa garantizan su persistencia inicial. Con el tiempo, la Tc4 y los puntos donde actúa inician su trabajo, proporcionando adhesión celular y soporte estructural para mantener el recuerdo. Finalmente, la Ash1l activa programas de remodelación de la cromatina que hacen que el recuerdo sea todavía más persistente.

Curiosamente, la Ash1l pertenece a una familia de proteínas llamadas histonas metiltransferasas, que también conservan recuerdos en otros sistemas biológicos. En el sistema inmunitario, estas moléculas ayudan al cuerpo a recordar infecciones pasadas; durante el desarrollo, estas mismas moléculas ayudan a las células a recordar en qué se han convertido, por ejemplo en neuronas o en células de tejido muscular, y a mantener esa identidad a largo plazo. El cerebro podría estar reutilizando para la memoria cognitiva a estas formas ubicuas de memoria celular.

Los hallazgos hechos en este estudio podrían tener repercusiones en el tratamiento de enfermedades relacionadas con la memoria. Rajasethupathy sospecha que, al identificar los programas genéticos que preservan los recuerdos, sería factible, ante enfermedades como la de Alzheimer, encontrar maneras de trasladar los recuerdos a través de circuitos alternativos y evitar las partes dañadas del cerebro.

El estudio se titula “Thalamocortical transcriptional gates coordinate memory stabilization”. Y se ha publicado en la revista académica Nature. (Fuente: NCYT de Amazings)