Parte del cerebro (en magenta) de la mosca de la fruta. La etiqueta genética ilumina (en verde) las neuronas que activamente crean y almacenan un recuerdo. Crédito: AG Pielage. TUK.
Investigadores de la Universidad Técnica de Kaiserslautern (TUK) en Alemania han desarrollado una herramienta que rastrea y manipula los recuerdos a largo plazo a medida que se almacenan en el cerebro de la mosca de la fruta.
La herramienta, que se describe en la revista PLOS Biology, ayudará a investigar cómo funciona la memoria a nivel molecular, ya que los descubrimientos obtenidos del cerebro de la mosca de la fruta más simple pueden guiar los estudios de la memoria humana.
Clasificar los mecanismos específicos que conducen a la formación de memoria a largo plazo en el cerebro de la mosca es un desafío, señalan los investigadores.
El subconjunto de neuronas que se cree son responsables de la memoria a largo plazo tienen el mismo ADN que otras neuronas, lo que dificulta el diseño de un biomarcador que solo identifique las neuronas que codifican una memoria específica.
Para superar este problema, los investigadores de TUK desarrollaron una etiqueta genética que detecta la formación de la memoria.
La etiqueta se ilumina cuando las neuronas implicadas en la formación de recuerdos se activan, permitiendo así a los científicos observarlas en tiempo real durante el proceso de formación de la memoria.
"Por primera vez, podemos controlar específicamente las neuronas que forman recuerdos a largo plazo en Drosophila", explica uno de los investigadores, Jan Pielage, en un comunicado.
La etiqueta hace mucho más: los investigadores también pueden usarla para inhibir o activar las actividades de las neuronas cuando están formando recuerdos.
"Ahora tenemos acceso genético para obtener los cambios celulares y moleculares que ocurren durante la formación de la memoria a largo plazo", añade Pielage.
Comprobado
Para comprobar que su observación era correcta, el equipo usó su etiqueta para inhibir la emisión de las señales químicas que envían las neuronas de la memoria cuando crean recuerdos.
Entrenaron a las moscas para asociar un olor con una descarga eléctrica y lo primero que observaron es que las moscas podían recordar la descarga asociada al olor en las primeras tres horas después del entrenamiento. Comprobaron que a corto plazo la formación de memoria no se ve afectada por silenciar estas neuronas.
Sin embargo, las moscas no pudieron recordar la descarga asociada al olor durante los siguientes cuatro días, el período de tiempo en que el cerebro produce y mantiene la memoria a largo plazo.
Es más, siete días después del entrenamiento, cuando la etiqueta ya no estaba activa, las moscas nuevamente evitaron el olor. Habían recuperado la memoria.
Según los investigadores, esta constatación demuestra que silenciar las neuronas de la memoria interrumpe específicamente el recuerdo de la memoria a largo plazo, pero no la producción o el almacenamiento de la memoria a corto plazo.
La herramienta, que se describe en la revista PLOS Biology, ayudará a investigar cómo funciona la memoria a nivel molecular, ya que los descubrimientos obtenidos del cerebro de la mosca de la fruta más simple pueden guiar los estudios de la memoria humana.
Clasificar los mecanismos específicos que conducen a la formación de memoria a largo plazo en el cerebro de la mosca es un desafío, señalan los investigadores.
El subconjunto de neuronas que se cree son responsables de la memoria a largo plazo tienen el mismo ADN que otras neuronas, lo que dificulta el diseño de un biomarcador que solo identifique las neuronas que codifican una memoria específica.
Para superar este problema, los investigadores de TUK desarrollaron una etiqueta genética que detecta la formación de la memoria.
La etiqueta se ilumina cuando las neuronas implicadas en la formación de recuerdos se activan, permitiendo así a los científicos observarlas en tiempo real durante el proceso de formación de la memoria.
"Por primera vez, podemos controlar específicamente las neuronas que forman recuerdos a largo plazo en Drosophila", explica uno de los investigadores, Jan Pielage, en un comunicado.
La etiqueta hace mucho más: los investigadores también pueden usarla para inhibir o activar las actividades de las neuronas cuando están formando recuerdos.
"Ahora tenemos acceso genético para obtener los cambios celulares y moleculares que ocurren durante la formación de la memoria a largo plazo", añade Pielage.
Comprobado
Para comprobar que su observación era correcta, el equipo usó su etiqueta para inhibir la emisión de las señales químicas que envían las neuronas de la memoria cuando crean recuerdos.
Entrenaron a las moscas para asociar un olor con una descarga eléctrica y lo primero que observaron es que las moscas podían recordar la descarga asociada al olor en las primeras tres horas después del entrenamiento. Comprobaron que a corto plazo la formación de memoria no se ve afectada por silenciar estas neuronas.
Sin embargo, las moscas no pudieron recordar la descarga asociada al olor durante los siguientes cuatro días, el período de tiempo en que el cerebro produce y mantiene la memoria a largo plazo.
Es más, siete días después del entrenamiento, cuando la etiqueta ya no estaba activa, las moscas nuevamente evitaron el olor. Habían recuperado la memoria.
Según los investigadores, esta constatación demuestra que silenciar las neuronas de la memoria interrumpe específicamente el recuerdo de la memoria a largo plazo, pero no la producción o el almacenamiento de la memoria a corto plazo.
Los autores de esta investigación (de izquierda a derecha): Vanessa Bräuler, Benjamin Escribano, Dominique Siegenthaler y el Prof. Dr. Jan Pielage. Crédito: Koziel / TUK
Memoria mala
La investigación llegó aún más lejos para ver si los recuerdos podían activarse artificialmente.
Con esta finalidad, el grupo intentó un experimento diferente. Entrenaron de nuevo a las moscas para asociar un olor con una descarga eléctrica, pero en esta ocasión usaron su etiqueta para expresar un canal genético que activa las neuronas de la memoria cuando se exponen a la luz roja.
Al dar a las moscas la opción de moverse en áreas con o sin luz roja, más moscas eligieron moverse a áreas oscuras. Esto indicó que la luz roja activa las neuronas que contienen la memoria "mala" sobre el olor y la descarga eléctrica.
"Las moscas esencialmente evitaron este mal recuerdo", señala Pielage. Y añade: “En conjunto, estos experimentos indican que este pequeño subconjunto de neuronas etiquetadas es suficiente y necesario para crear recuerdos a largo plazo”.
La investigación va a proseguir: el equipo planea crear recuerdos artificiales en las moscas, para investigar los cambios celulares que ocurren al crear y recuperar recuerdos.
"Todavía no sabemos qué sucede en las neuronas para almacenar recuerdos a largo plazo o cómo podemos recordarlos", concluye Pielage.
La investigación llegó aún más lejos para ver si los recuerdos podían activarse artificialmente.
Con esta finalidad, el grupo intentó un experimento diferente. Entrenaron de nuevo a las moscas para asociar un olor con una descarga eléctrica, pero en esta ocasión usaron su etiqueta para expresar un canal genético que activa las neuronas de la memoria cuando se exponen a la luz roja.
Al dar a las moscas la opción de moverse en áreas con o sin luz roja, más moscas eligieron moverse a áreas oscuras. Esto indicó que la luz roja activa las neuronas que contienen la memoria "mala" sobre el olor y la descarga eléctrica.
"Las moscas esencialmente evitaron este mal recuerdo", señala Pielage. Y añade: “En conjunto, estos experimentos indican que este pequeño subconjunto de neuronas etiquetadas es suficiente y necesario para crear recuerdos a largo plazo”.
La investigación va a proseguir: el equipo planea crear recuerdos artificiales en las moscas, para investigar los cambios celulares que ocurren al crear y recuperar recuerdos.
"Todavía no sabemos qué sucede en las neuronas para almacenar recuerdos a largo plazo o cómo podemos recordarlos", concluye Pielage.
Referencia
Selective suppression and recall of long-term memories in Drosophila. Dominique Siegenthaler et al. PLOS Biology, August 27, 2019. DOI: https://doi.org/10.1371/journal.pbio.3000400
Selective suppression and recall of long-term memories in Drosophila. Dominique Siegenthaler et al. PLOS Biology, August 27, 2019. DOI: https://doi.org/10.1371/journal.pbio.3000400