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Quake 2: ¿cómo ayuda al cambio de paradigma en el estudio de la memoria?

La memoria es uno de los dominios cognitivos que más atención ha recibido por parte de la neurociencia. Aun así, todavía quedan preguntas básicas sobre su funcionamiento que no se han podido responder. Una de ellas, por ejemplo, es cuál es el mecanismo por el que recordamos algunas cosas y otras no. Se sabe que el componente emocional juega un papel importante, así como el balance hormonal, el sueño, etc. Pero estos son factores que funcionan a nivel de sistema y conducta. Se conoce menos qué es lo que pasa a nivel neuronal para que, efectivamente, unos eventos se almacenen y otros no. A pesar de que existen muchas teorías, los datos sobre el funcionamiento neuronal que las apoyen no son tan extensos.

Sin embargo, un estudio pionero llevado a cabo Daniel A. Dombeck y Mark E.J. Sheffield, de la Northwestern University, sugiere un posible mecanismo que responde a la pregunta anterior. Al parecer, las dendritas tienen mucho que decir.

Esquema clásico de la anatomía de una neurona

En el hipocampo existen cientos de miles de células de lugar (neuronas esenciales para el sistema de localización del cerebro). Estas células fueron descubiertas en la década de los 70 del siglo pasado (su descubridor ha ganado el Nobel por ello hace poco), pero ha sido en los últimos años cuando ha sido posible demostrar cómo estas neuronas representan el mapa de dónde nos encontramos en cada momento en nuestro entorno.

«Las “células de cuadrícula”, junto con otras células del córtex entorrinal que reconocen la dirección de la cabeza del animal y el límite de la habitación, forman redes con las células de lugar del hipocampo. Este circuito constituye un sistema de posicionamiento completo, un GPS interno, en el cerebro. El sistema de posicionamiento en el cerebro humano parece tener componentes similares a los del cerebro de rata.» (Foto: Nobel Foundation)

Los autores del estudio construyeron su propio microscopio láser de alta resolución, con el que observaron in vivo la actividad de las células de lugar del hipocampo de varios animales mientras recorrían un laberinto virtual construido a partir de un escenario del Quake II.

Los investigadores encontraron que, a diferencia de lo que se piensa actualmente, la actividad del cuerpo neuronal (soma) y sus dendritas puede ser diferente. Observaron que, aunque el soma esté activado, las neuronas no forman un recuerdo si las dendritas están inactivas durante el evento. Esto sugiere que el soma representa lo que se está experimentando, mientras que las dendritas ayudan a codificar esa experiencia como un recuerdo.

Gracias a la monitorización de la actividad, Dombeck  y Sheffield mostraron que las dendritas no están siempre activadas cuando lo está el soma. La creencia dominante en este campo es que las tareas de procesamiento y almacenamiento que lleva a cabo la neurona están conectadas: cuando se procesa información, también se almacena, y viceversa. El estudio de la Northwestern aporta pruebas en contra de esta visión clásica de la función neuronal.

Imagen del Quake II

El cerebro está continuamente expuesto a una gran variedad de estímulos y eventos. Estos necesitan se representados mediante la actividad neuronal, pero no todos los eventos pueden recordarse después.  Por ejemplo, ir al trabajo un día cualquiera requiere la actividad de millones de neuronas, pero resulta difícil recordar qué ocurría exactamente a mitad de trayecto hace una semana. Según la visión clásica, ese procesamiento implica un almacenamiento, pero es posible recordar el camino sin recordar los detalles del entorno específico. Así pues, según los autores la actividad de las neuronas representa la experiencia sobre dónde se encuentra uno en su entorno, pero que esta experiencia se almacene o no depende de la actividad de las dendritas de esa neurona.

Este descubrimiento aporta luz sobre cómo el cerebro representa el mundo que nos rodea, y apunta a las dendritas como una posible diana terapéutica en la lucha contra los problemas de memoria en enfermedades como el Alzheimer. La alteración en el sistema de localización cerebral (el GPS interno) es uno de los primeros síntomas de la EA, con múltiples pacientes incapaces de encontrar el camino de vuelta a sus casas, por ejemplo. Comprender cómo las células de lugar y sus dendritas almacenan este tipo de memorias podría ayudar a encontrar nuevas formas de tratamiento.

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Referencia

Sheffield MEJ, Dombeck DA. Calcium transient prevalence across the dendritic arbour predicts place field properties. Nature, 2014; doi:10.1038/nature13871

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