viernes, 27 de julio de 2007

A ver cómo aprendes, con microscopio.

Ramón y Cajal soñó con ver este día. El padre de la teoría de la neurona, fotógrafo y magnífico dibujante, consiguió explicar al mundo sus teorías en parte gracias a los detallados dibujos de lo que veía a través de su microscopio. Hoy ya se puede ver lo que él imaginó pero no pudo observar. Ramón y Cajal, en 1894, fue el primero en proponer la plasticidad en el número y fuerza de las conexiones neuronales como la base física del aprendizaje y el soporte de la memoria. En 1949, el psicobiólogo canadiense Donald Hebb propuso la plasticidad asociativa como el mecanismo por el que la coincidencia de actividad pre y postsináptica podría modificar las conexiones neurales en determinadas estructuras del cerebro. En 1966, el noruego Terje Lomo observó por primera vez que breves trenes de estímulos incrementaban la eficacia de la transmisión en las sinapsis entre la vía perforante y las células granulares de la circunvolución dentada del hipocampo, en conejos anestesiados. Algo más tarde, en 1973, Lomo y el británico Timothy Bliss descubrieron que una estimulación de frecuencia moderada-mente alta en la misma vía producía incrementos estables y duraderos de la respuesta postsináptica, lo que fue denominado ‘potenciación sináptica a largo plazo’ (PLP). Estudios posteriores in vitro confirmaron que se trataba de un fenómeno no sólo duradero sino también de inducción rápida y con características asociativas y de especificidad de estímulos, lo que convertía a la PLP en un buen candidato a mecanismo celular del aprendizaje y la memoria.

Pues bien, científicos de la Universidad de California en Irvine han desarrollado un método de microscopia que les ha permitido observar cambios en la forma de las neuronas en áreas del cerebro de ratas relacionadas con el aprendizaje (hipocampo) cuando las ratas aprenden a orientarse en un ambiente nuevo y complejo. Cuando se suministran fármacos que impiden estos cambios las ratas no aprenden. Estos cambios se denominan plasticidad sináptica. Estas observaciones confirman la PLP.

¿En qué consiste este cambio de forma? El Dr. Sánchez Andrés nos lo explica: Diferentes trabajos actuales sobre iniciación y mantenimiento de la plasticidad sináptica en el hipocampo muestran que, tanto el aprendizaje como la PLP artificialmente inducida, producen cambios morfológicos en las espinas dendríticas que podrían constituir la base estructural de la memoria. Se ha demostrado que, en milisegundos, la activación de las neuronas presinápticas da lugar a una liberación de glutamato que activa receptores AMPA (sigla inglesa del ácido propiónico alfa-amino-3-hidroxi-5-metil-4-isoxazol) y, en segundos, la despolarización postsináptica local consecuente libera a los receptores de coincidencia asociativa NMDA (N-metil-D-aspartato) de los iones Mg2+ que los bloquean, permitiendo entonces un gran influjo postsináptico de Ca2+ a través de los canales de esos receptores. Ello, a su vez, activa cinasas que, actuando sobre diversos sustratos, por un lado inducen la polimerización de la proteína actina, lo que origina cambios en el citoesqueleto de la neurona en el plazo de minutos; y por otro lado, en el núcleo de la neurona postsináptica activan factores de transcripción de la síntesis de ARN mensajero y proteínas receptoras del AMPA, las cuales migran hacia los lugares modificados y, en el plazo de horas, se insertan en la membrana y contribuyen a estabilizar los cambios habidos en el citoesqueleto de la neurona postsináptica. En resumen, la activación de los receptores NMDA promueve la dinámica de la actina y los consecuentes cambios morfológicos en el citoesqueleto que, estabilizados posteriormente por la inducción de nuevos receptores AMPA que se insertan en la membrana, mantienen la PLP y hacen posible la consolidación de la memoria.

Algún día podrá lograrse un mapa de la memoria del cerebro usando esta técnica. ¿Existirá también una técnica para leerlo hasta en sus más mínimos detalles…?

Fuente: Sánchez Andrés, J.V.; 2005, “Bases neurales de la memoria y el aprendizaje”
PhysOrg.com: http://www.physorg.com/printnews.php?newsid=104520289
UCI: http://today.uci.edu/news/release_detail.asp?key=1638
Journal of Neuroscience: http://www.jneurosci.org/cgi/content/abstract/27/30/8031?maxtoshow=&HITS=10&hits=10&RESULTFORMAT=&author1=lynch&andorexactfulltext=and&searchid=1&FIRSTINDEX=0&sortspec=relevance&resourcetype=HWCIT