Los ratones conservaron recuerdos después de que se reiniciara una conexión cerebral

Los investigadores pusieron ratones en un estado similar a la hibernación, observaron cómo desaparecía más de la mitad de ciertas conexiones cerebrales y luego descubrieron que los ratones aún parecían recordar lo que habían aprendido. Según un reportaje de Ars Technica sobre un estudio reciente publicado en Science, el experimento no prueba que los científicos hayan entendido por completo mal la memoria. Pero hace más claro un misterio en el centro de la neurociencia: si los recuerdos dependen de conexiones físicas en el cerebro, ¿cómo pueden sobrevivir cuando esas conexiones cambian constantemente?

La idea básica que usan muchos científicos es que aprender cambia las sinapsis, las pequeñas uniones donde una neurona pasa señales a otra neurona. Cuando un animal aprende algo, las sinapsis importantes pueden hacerse más fuertes, más grandes o tener más probabilidad de pasar una señal. Eso parece sencillo hasta que se agrega otro hecho: las sinapsis son plásticas, lo que significa que pueden cambiar, desaparecer o formarse de nuevo con el tiempo. Un recuerdo puede durar años, pero parte del cableado del cerebro puede verse diferente después de solo días. La tensión no es si el cerebro es físico; es cómo una experiencia duradera puede guardarse en partes que no se mantienen fijas.

Para poner a prueba ese problema, Kazumasa Tanaka, de la Okinawa Institute of Science and Technology Graduate University, y sus colegas usaron una condición artificial similar a la hibernación en ratones. Los ratones no hibernan de manera natural en la vida silvestre, pero los mamíferos comparten un circuito cerebral que puede provocar una desaceleración profunda. Los investigadores activaron neuronas Q, una población de células nerviosas en el hipotálamo, una región cerebral involucrada en la regulación del cuerpo. El resultado se llama hipotermia e hipometabolismo inducidos por neuronas Q, o QIH: la temperatura corporal baja a cerca de 20° Celsius, y el ritmo cardíaco y la respiración se desaceleran mucho. En los experimentos, los ratones permanecieron en este estado durante 48 hours y luego despertaron.

Luego, los investigadores observaron el hipocampo, una región cerebral importante para la memoria y la navegación. Registraron la actividad cerebral usando tetródos, que son conjuntos de electrodos finos que pueden detectar neuronas individuales cuando se activan. Una vez que comenzó el estado similar a la hibernación, la actividad bajó cerca de 70 percent. El equipo también usó microscopía electrónica de barrido en serie de bloque facial, un método de imágenes que toma fotografías extremadamente detalladas de tejido capa por capa. Esas imágenes mostraron que la hibernación eliminó más de la mitad de las sinapsis. Si cada recuerdo dependiera de conservar el mismo conjunto de sinapsis en la misma condición, eso debería haber causado un daño grave a la memoria.

Eso no fue lo que mostraron las pruebas de comportamiento. Antes del período similar a la hibernación, los ratones habían sido entrenados en dos tareas de memoria. En una, llamada condicionamiento de miedo contextual, un animal aprende a asociar una caja particular con una descarga eléctrica leve. En otra, una tarea de laberinto en forma de cruz, el ratón aprende a encontrar una recompensa. Ambas tareas dependen del hipocampo; los investigadores lo confirmaron al dañar esa región después del entrenamiento en algunos ratones, lo que hizo que los recuerdos desaparecieran. Pero los ratones que pasaron por QIH y despertaron tuvieron un desempeño casi tan bueno como los ratones que no fueron puestos en el estado similar a la hibernación.

Los registros cerebrales señalaron en la misma dirección. Las células de lugar, que son neuronas del hipocampo que se activan cuando un animal está en un lugar particular, aún se activaban en los mismos lugares después de que los ratones despertaron. Un decodificador, un método informático que lee patrones de actividad neuronal, aún podía reconstruir dónde estaba un ratón con la misma precisión que antes. Las sinapsis tampoco simplemente se habían ido para siempre. Cuando los investigadores observaron las mismas dendritas, las partes ramificadas de las neuronas que reciben señales, durante ocho días, muchas sinapsis desaparecidas reaparecieron después del despertar. Cerca de 82 percent regresó al mismo lugar en la misma dendrita, mucho más a menudo de lo que predeciría el azar.

El estudio también descubrió que no todas las sinapsis relacionadas con la memoria se comportaban de la misma manera. Los investigadores usaron un método llamado eGRASP, que hace que una conexión brille en verde cuando se conectan dos neuronas involucradas en el mismo evento de aprendizaje. Estas conexiones relacionadas con la memoria se llaman sinapsis de engrama; un engrama es el rastro físico de un recuerdo en el cerebro. Las sinapsis de engrama que estaban solas en una dendrita a menudo se perdían durante la hibernación. Las sinapsis de engrama reunidas en grupos compactos tenían más probabilidad de sobrevivir. Algunos de esos grupos se conectaban mediante botones multisinápticos, estructuras poco comunes donde una terminal emisora se conecta con más de una espina receptora. Aún se desconoce por qué los grupos ofrecen protección; Tanaka dijo: “En cuanto al mecanismo, no lo sabemos”.

Es importante considerar la compensación al interpretar el estudio. Una conclusión tentadora es que los recuerdos no se guardan en sinapsis individuales en absoluto. Otra es más cuidadosa: los recuerdos pueden depender de patrones más grandes, grupos protegidos o instrucciones que permiten al cerebro reconstruir conexiones importantes en los mismos lugares. El experimento se realizó en ratones, con tareas específicas, durante un estado artificial similar a la hibernación, así que no debería extenderse a afirmaciones sobre la pérdida de memoria humana o sistemas perfectos de respaldo cerebral. Aun así, obliga a hacer una pregunta más difícil que la que planteaba el modelo anterior. Tal vez la memoria no es una fotografía conservada sin cambios, sino una estructura que puede sobrevivir a un desmontaje parcial porque el cerebro sabe cómo volver a unir suficiente de ella.