Recuperan recuerdos aplicando luz a las células del cerebro

Investigadores del Massachusetts Institute of Technology han conseguido revertir la amnesia activando las células del cerebro con luz, mediante una tecnología conocida como optogenética. Lo explican en un artículo publicado en Science.

Los neurocientíficos han debatido durante muchos años si la amnesia retrógrada -debida a lesiones traumáticas, estrés o enfermedades como el Alzheimer- es causada por el daño a células específicas del cerebro, es decir, a que la memoria no se puede almacenar, o si el acceso a la memoria se bloquea de alguna manera, impidiendo su recuperación.

"La mayoría de los investigadores han apoyado la teoría de almacenamiento, pero hemos demostrado en este artículo que esta teoría mayoritaria está probablemente equivocada", dice Susumu Tonegawa, profesor de biología en MIT, en la información de MIT News Office. "La amnesia es un problema de deterioro de la recuperación".

Los investigadores habían especulado que en algún lugar de la red cerebral hay una población de neuronas que se activan durante el proceso de adquisición de una memoria, causando cambios físicos o químicos duraderos.

Si estos grupos de neuronas son reactivados por un estímulo, como una imagen u olor particular, se recupera el recuerdo entero. toda la memoria se recuerda. Estas neuronas son conocidas como "células de engramas de memoria."

Primeras pruebas

En 2012 el grupo de Tonegawa utilizó la optogenética -en la que se añaden proteínas a las neuronas para que puedan ser activadas con la luz- para demostrar por primera vez que una población de neuronas tal existe de hecho en un área del cerebro llamada hipocampo.

Sin embargo, hasta ahora nadie ha sido capaz de demostrar que estos grupos de neuronas sufran cambios químicos duraderos, en un proceso conocido como consolidación de la memoria. Uno cambio así, conocido como "potenciación a largo plazo", implica el fortalecimiento de las sinapsis, las estructuras que permiten a grupos de neuronas enviarse señales unas a otras, como resultado del aprendizaje y experiencia.

Para averiguar si estos cambios químicos tenían lugar en la práctica, los investigadores identificaron primero un grupo de células de engramas en el hipocampo que, cuando se activaba el uso de herramientas optogenéticas, eran capaces de expresar un recuerdo.

Cuando a continuación registraban la actividad de este grupo particular de células, se encontraron con que las sinapsis que las conectaban se habían fortalecido.

Luego, los investigadores intentaron descubrir lo que sucede a los recuerdos sin este proceso de consolidación. Mediante la administración de un compuesto llamado anisomicina, que bloquea la síntesis de proteínas dentro de las neuronas, inmediatamente después de que los ratones formaran un nuevo recuerdo, los investigadores fueron capaces de evitar que las sinapsis se fortalecieran.

Cuando regresaron un día después e intentaron reactivar la memoria utilizando un disparador emocional, no pudieron encontrar ningún rastro de ella. "Así que, aunque las células de engramas están ahí, sin síntesis de proteínas esas sinapsis de células no se fortalecen, y la memoria se pierde", dice Tonegawa.

Pero sorprendentemente, cuando los investigadores reactivaron luego la síntesis de proteínas en las células de engramas usando herramientas optogenéticas, encontraron que los ratones mostraban todos los signos de recordar la memoria en su totalidad.

"Si pruebas la recuperación de la memoria con desencadenantes naturales en un animal tratado con anisomicina, será amnésico, y no se podrá inducir la recuperación de la memoria", dice Tonegawa. "Pero si se va directamente a las células de engramas y se activan con luz, se puede restaurar la memoria, a pesar de que no ha habido potenciación a largo plazo."

Almacenamiento

Otros estudios llevados a cabo por el grupo de Tonegawa demostraron que los recuerdos no se almacenan en las sinapsis reforzadas por la síntesis de proteínas en las células de engramas individuales, sino en un circuito, o "vía" de múltiples grupos de células de engramas y las conexiones entre ellas.

"Este circuito abarca múltiples áreas del cerebro y los conjuntos de células engrama de estas áreas están conectadas específicamente para un recuerdo en particular." En resumen: El fortalecimiento de las sinapsis es crucial para recuperar los recuerdos, que están almacenados en el conjunto de ellas.

Curar la ceguera

Las aplicaciones de la optogenética están en pleno auge: Investigadores suizos y alemanes han desarrollado una proteína sensible a la luz que, introducida en las células no sensibles a la luz de ratones ciegos, las convirtieron en auténticos fotorreceptores. El resultado fue que los ratones volvieron a ver. Los animales padecían un tipo de ceguera hereditaria que afecta a millones de personas en el mundo.

Por otro lado, científicos de Estados Unidos han demostrado que la luz se puede utilizar para activar y desactivar los receptores opioides del cerebro, los que gestionan el dolor y la recompensa, y que habitualmente son manejados con fármacos. Su objetivo es desarrollar fórmulas de control del dolor que no tengan los efectos secundarios de las drogas.

Asimismo, otros investigadores estadounidenses están probando también como tratar el daño cerebral de veteranos de la Guerra del Golfo con luz roja e infrarroja.

Referencia bibliográfica:

Tomás J. Ryan, Dheeraj S. Roy, Michele Pignatelli, Autumn Arons, y Susumu Tonegawa: Engram cells retain memory under retrograde amnesia. Science (2015). DOI: 10.1126/science.aaa5542.