Investigadores del Instituto de Tecnología de California (Caltech), usando modelos de ratones, han determinado existen “equipos o conjuntos” de neuronas trabajando en sincronía, que codifican los recuerdos fuertes y estables, proporcionando redundancia que permite que estos recuerdos persistan en el tiempo. La investigación tiene implicaciones para comprender cómo la memoria podría verse afectada después de un daño cerebral, como un derrame cerebral o la enfermedad de Alzheimer.

El trabajo se realizó en el laboratorio de Carlos Lois, profesor e investigador de biología de Caltech, y se describe en un artículo en la revista Science.

El equipo desarrolló una prueba para examinar la actividad neuronal de los ratones a medida que aprenden y recuerdan un nuevo lugar. En la prueba, se colocó un ratón en un recinto recto, de aproximadamente 5 pies de largo con paredes blancas. Los símbolos únicos marcaban diferentes ubicaciones a lo largo de las paredes, por ejemplo, un signo más en negrita cerca del extremo más a la derecha y una barra inclinada en ángulo cerca del centro. Se colocó agua azucarada (un regalo para ratones) en cada extremo de la pista. Mientras el ratón exploraba, los investigadores midieron la actividad de neuronas específicas en el hipocampo del ratón (la región del cerebro donde se forman nuevos recuerdos) que se sabe que codifican lugares.

Cuando un animal se colocó inicialmente en la pista, no estaba seguro de qué hacer y deambuló de izquierda a derecha hasta que encontró el agua azucarada. En estos casos, las neuronas individuales se activaron cuando el ratón se dio cuenta de un símbolo en la pared. Pero a través de múltiples experiencias con la pista, el mouse se familiarizó con ella y recordó la ubicación del azúcar. A medida que el ratón se familiarizó, más y más neuronas se activaron en sincronía al ver cada símbolo en la pared. Esencialmente, el mouse estaba reconociendo dónde estaba con respecto a cada símbolo único.

Para estudiar cómo los recuerdos se desvanecen con el tiempo, los investigadores luego retuvieron a los ratones de la pista por hasta 20 días. Al regresar a la pista después de este descanso, los ratones que habían formado fuertes recuerdos codificados por un mayor número de neuronas recordaron la tarea rápidamente. A pesar de que algunas neuronas mostraron actividad diferente, la memoria del ratón de la pista era claramente identificable al analizar la actividad de grandes grupos de neuronas. En otras palabras, el uso de grupos de neuronas permite que el cerebro tenga redundancia y aún recuerde recuerdos, incluso si algunas de las neuronas originales quedan en silencio o están dañadas.

González explica: “Imagina que tienes una historia larga y complicada que contar. Para preservar la historia, puedes contarla a cinco de tus amigos y luego, ocasionalmente, reunirte con todos ellos para volver a contar la historia y ayudarse mutuamente. Rellene los vacíos que un individuo había olvidado. Además, cada vez que vuelve a contar la historia, puede traer nuevos amigos para aprender y, por lo tanto, ayudar a preservarla y fortalecer la memoria. De manera análoga, sus propias neuronas se ayudan mutuamente. para codificar recuerdos que persistirán en el tiempo “.

La memoria es tan fundamental para el comportamiento humano que cualquier deterioro de la memoria puede afectar gravemente nuestra vida diaria. La pérdida de memoria que ocurre como parte del envejecimiento normal puede ser una desventaja significativa para las personas mayores. Además, la pérdida de memoria causada por varias enfermedades, especialmente la enfermedad de Alzheimer, tiene consecuencias devastadoras que pueden interferir con las rutinas más básicas, como reconocer a los familiares o recordar el camino de regreso a casa. Este trabajo sugiere que los recuerdos pueden desvanecerse más rápidamente a medida que envejecemos porque una memoria está codificada por menos neuronas, y si alguna de estas neuronas falla, la memoria se pierde. El estudio sugiere que un día, el diseño de tratamientos que podrían impulsar el reclutamiento de un mayor número de neuronas para codificar una memoria podría ayudar a prevenir la pérdida de memoria.

“Durante años, la gente ha sabido que cuanto más practiques una acción, más posibilidades tendrás de recordarla más tarde”, dice Lois. “Ahora creemos que esto es probable, porque cuanto más practiques una acción, mayor será el número de neuronas que codifican la acción. Las teorías convencionales sobre el almacenamiento de memoria postulan que hacer que una memoria sea más estable requiere el fortalecimiento de las conexiones a un neurona individual. Nuestros resultados sugieren que aumentar el número de neuronas que codifican la misma memoria permite que la memoria persista por más tiempo “.

El artículo se titula “Persistencia de representaciones neuronales a través del tiempo y daños en el hipocampo”. Además de González y Lois, los coautores son Hanwen Zhang y la ex técnico de laboratorio Anna Harutyunyan. La financiación fue proporcionada por la Asociación Americana del Corazón, la Fundación Della Martin, el Fondo Burroughs Wellcome y una subvención de la Iniciativa BRAIN del Instituto Nacional de trastornos neurológicos y accidentes cerebrovasculares.