Hacer nuevos recuerdos es un acto de equilibrio

Hacer nuevos recuerdos es un acto de equilibrio

Científicos de Salk descubren que la capacidad de almacenamiento del cerebro es dinámica y varía según la región

LA JOLLA—Aquellos de nosotros que no podemos resistirnos a las chucherías turísticas somos grandes fanáticos de las maletas con un compartimiento expandible. Ahora, resulta que la capacidad del cerebro para almacenar nuevos recuerdos también se puede expandir, con limitaciones.

Científicos del Instituto Salk y colaboradores de la Universidad de Texas en Austin y la Universidad de Otago, en Nueva Zelanda, descubrieron que las conexiones en el cerebro no solo se expanden según sea necesario en respuesta al aprendizaje o la experiencia de cosas nuevas, sino que otras se reducen como resultado. . El trabajo, que podría arrojar luz sobre las condiciones en las que la formación de la memoria se ve afectada, como la depresión o la enfermedad de Alzheimer, apareció en Actas de la Academia Nacional de Ciencias de febrero 20, 2018.

“El cerebro tiene la capacidad de almacenar una inmensa cantidad de información en las sinapsis entre las células nerviosas”, dice el profesor terrence sejnowski, quien es jefe del Laboratorio de Neurobiología Computacional de Salk y coautor correspondiente del nuevo artículo. “Así que aunque ya sabíamos donde los recuerdos se almacenan, este trabajo ayuda a aclarar cómo están almacenados”.

Cada vez que miras algo nuevo o tienes un pensamiento nuevo, millones de células cerebrales se comunican esa información entre sí en forma de señales eléctricas y químicas a través de pequeños espacios llamados sinapsis. Se sabía que las sinapsis pueden crecer, es decir, es más probable que liberen sustancias químicas (o que liberen más) para transmitir mejor la información a las neuronas receptoras. Sin embargo, se sabe poco sobre la función normal y las interrupciones en la comunicación sináptica, la última de las cuales es un sello distintivo de muchas afecciones neuropsiquiátricas y deterioro de la memoria.

Previamente, Sejnowski usó reconstrucciones y modelos 3D por computadora para descubrir que el la capacidad de memoria del cerebro es 10 veces mayor de lo que se pensaba. En el nuevo trabajo, él y sus colaboradores en Texas y Nueva Zelanda decidieron investigar más a fondo la función cerebral estimulando una región del cerebro de los roedores importante para la memoria, llamada hipocampo. Esto permitió a los investigadores imitar, en condiciones muy controladas, el efecto que tendría una nueva experiencia en una región del cerebro común a los mamíferos.

Los investigadores tomaron imágenes de las muestras del cerebro del hipocampo mediante microscopía electrónica y analizaron los datos resultantes. Esperaban ver que las sinapsis se hicieran más grandes, lo que se sabe que hacen en un proceso de aprendizaje conocido como potenciación a largo plazo. Lo que no esperaban, pero encontraron, fue que, a medida que algunas sinapsis se hacían más grandes, otras se hacían más pequeñas.

“Es una idea intuitiva que a medida que aprendemos algo nuevo, las sinapsis se fortalecen y crecen”, dice Sejnowski. “Esto demuestra que hay un equilibrio: algunos se fortalecen, otros se debilitan”.

Sejnowski dice que los resultados tienen sentido porque si las sinapsis solo aumentaran, alcanzarían un límite y no se podría almacenar nueva información, pero esta es la primera vez que se demuestra la conexión. El trabajo también revela que al aumentar el rango de tamaños sinápticos, la capacidad de almacenamiento general aumenta: puede tener más sinapsis, grandes y pequeñas.

Curiosamente, cuando el equipo estimó cuantitativamente cuánta información sináptica podría almacenarse en dos áreas diferentes del hipocampo, la circunvolución dentada y CA1, las cantidades variaron drásticamente, lo que puede estar relacionado con las diferencias en sus funciones.

"Esperamos explorar muchas preguntas adicionales, como si el aumento en el almacenamiento de información va acompañado de una disminución compensatoria en la capacidad de almacenamiento de información en las capas adyacentes y cuánto dura el aumento temporal en la capacidad de almacenamiento en sinapsis particulares", dice Cailey Bromer, una Investigador asociado de Salk y primer autor del estudio.

Otros autores incluyeron a Thomas M. Bartol de Salk; Jared B. Bowden, Dusten D. Hubbard, Dakota C. Hanka, Paola V. Gonzalez, Masaaki Kuwajima, John M. Mendenhall y Patrick H. Parker de la Universidad de Otago; y Wickliffe C. Abraham y Kristen M. Harris de la Universidad de Texas en Austin.

El trabajo fue financiado por NIH Grants NS21184, MH095980 y MH104319; Subvención NeuroNex de la Fundación Nacional de Ciencias 1707356; Otorga GM103712 y MH079076; una beca de posgrado de la Universidad de Otago; el Fondo de Tecnologías Emergentes de Texas; y el Instituto Médico Howard Hughes.