Comprender cómo procesa la memoria el encéfalo
El hipocampo del cerebro desempeña un papel esencial en la formación de la memoria espacial y episódica. Esto es importante para crear recuerdos de acontecimientos importantes de la vida, así como de cosas cotidianas, por ejemplo, recordar dónde dejamos las llaves del coche la noche anterior. La coordinadora del proyecto DeCode(se abrirá en una nueva ventana), Judit Makara, del Instituto de Medicina Experimental HUN-REN(se abrirá en una nueva ventana) de Hungría, explica: «A pesar de decenios de investigación, aún no sabemos cómo se forman y recuerdan las memorias a nivel celular y subcelular. Sabemos por experimentos que el hipocampo de los roedores crea representaciones neuronales —tipos de “mapas”— del entorno. Pero se sabe muy poco sobre los mecanismos celulares que determinan por qué una neurona individual participará en una representación y qué características del entorno codificará».
Función del hipocampo en el aprendizaje y la memoria
El equipo del proyecto DeCode, financiado por el Consejo Europeo de Investigación(se abrirá en una nueva ventana), se propuso comprender mejor este proceso. En concreto, el proyecto se centró en el área CA3 del hipocampo, que se cree que desempeña un papel central en los procesos de memoria asociativa. Makara también se interesó por saber si las dendritas (prolongaciones neuronales largas receptoras de señales) generan señales de voltaje de forma activa. «El proyecto constaba de dos partes principales —explica Makara—. En primer lugar, estudiamos las propiedades de las dendritas de las llamadas células piramidales CA3 (CA3PCs) en porciones de encéfalo de roedor». En la segunda parte, Makara y sus colegas registraron la actividad de las dendritas y las células CA3 en animales vivos. Para ello se utilizaron técnicas avanzadas de obtención de imágenes en ratones que navegaban en un entorno de realidad virtual. «Esto nos permitió estudiar las actividades en células individuales, e incluso en dendritas individuales, durante el aprendizaje espacial», señala Makara.
Nuevos descubrimientos sobre el comportamiento dendrítico
Además de detectar cierta actividad dendrítica esperada, Makara y sus colegas descubrieron un nuevo tipo de señal de voltaje dendrítico activo durante los experimentos con porciones. «Esta espina dendrítica difiere en muchos aspectos de las espinas dendríticas “convencionales” que se han observado en otros tipos de neuronas», añade Makara. El proyecto también pudo demostrar que las características de disparo de cada CA3PC dependen fundamentalmente del tipo de espinas dendríticas que exprese. Otro resultado interesante fue que las espinas dendríticas parecen estar fuertemente controladas por la acetilcolina (un neuromodulador implicado en el aprendizaje), lo que sugiere que podrían contribuir a la reorganización de las representaciones hipocampales relacionada con el aprendizaje. «En la parte “in vivo” del trabajo, pudimos grabar las dendritas de las CA3PC produciendo señales activas —indica Makara—. En la actualidad, estamos analizando los resultados para comprender mejor su papel en la actividad celular». Por último, el proyecto descubrió que las CA3PC son notablemente heterogéneas, lo que sugiere la existencia de subtipos distintos. Los modelos anteriores de las funciones de CA3 habían supuesto una población celular uniforme.
Posibles objetivos de las intervenciones terapéuticas
Al aportar información nueva sobre los mecanismos que subyacen a la memoria, proyectos como DeCode podrían conducir algún día a posibles objetivos para intervenciones terapéuticas. Makara trabaja con neurocientíficos computacionales, que utilizan los datos del proyecto para construir modelos tanto a nivel de neurona individual como de circuito. «Estos resultados han abierto muchos interrogantes —señala—. Los próximos pasos incluyen intentar diseccionar las funciones de los distintos tipos de espinas dendríticas. En última instancia, esperamos obtener una visión más clara de cómo las CA3PC trabajan juntas para procesar información sobre el mundo exterior o recuperar asociaciones previamente almacenadas».
