Modificaciones Estructurales Del Cerebro Durante La Formación De La Memoria

Modificaciones Estructurales del Cerebro Durante la Formación de la Memoria

Israela Balderas Moreno

Federico Bermúdez-Rattoni

Departamento de Neurociencias, Instituto de Fisiología Celular,

Universidad Nacional Autónoma de México

Tómese el lector un momento para recordar un suceso agradable de su infancia, su primer beso, el rostro de sus padres, la muerte de un ser querido, un evento decisivo en su juventud… No sería arriesgado afirmar que estos recuerdos han definido en cierta medida su percepción del mundo, su personalidad y en resumen quien es usted hoy en día. Ahora imagine perder el acceso a todos esos recuerdos… es entonces cuando nos percatamos de la tremenda importancia de la memoria. Todo lo que pensamos y hacemos depende de una eficiente operación de dicho sistema.

Como otras capacidades biológicas, la memoria es flexible a las demandas de nuestra vida diaria, mostrando una historia evolutiva a lo largo de las generaciones en respuesta a las presiones de la selección natural. En la naturaleza la capacidad de reconocer y discriminar los alimentos que ofrecen un alto valor energético, así como el recordar los lugares donde se encontraron dichos alimentos, ciertamente ofrece una gran ventaja evolutiva.

Durante mucho tiempo dos preguntas han llamado la atención de un gran número de científicos: ¿dónde reside la memoria y cuáles son los mecanismos celulares y moleculares que subyacen a dicho proceso? Ahora bien, ¿cuál es la relevancia de dichas preguntas? La respuesta es relativamente simple, el entender los mecanismos involucrados en su formación y mantenimiento nos permitirá comprender mejor las alteraciones de la memoria que ocurren como consecuencia de lesiones, la vejez y de algunas enfermedades neurodegenerativas como el Alzheimer.

El hablar de memoria nos lleva inmediatamente a hablar de aprendizaje, se ha definido que el aprendizaje es el proceso por medio del cual adquirimos nuevos conocimientos acerca de los eventos del mundo, y la memoria se refiere a los procesos mediante los cuales retenemos y evocamos dichos conocimientos (Squire, 1987). Se ha propuesto que existen dos formas de almacenamiento de memoria dependientes de la duración de la misma, una llamada de corto plazo y otra de largo plazo (Bermúdez-Rattoni y Escobar, 2000). Pero cuales son las ventanas temporales que albergan a estos dos almacenes, ya que la memoria de corto plazo puede ser considerada por su duración, dependiendo del estímulo o del evento a recordar de unos cuantos segundos hasta minutos, u horas y lo mismo para la memoria de largo plazo, que dependiendo lo que se tenga que recordar, ésta puede durar desde días, meses, años e incluso toda la vida. El encontrar un parámetro objetivo para distinguir entre estos dos tipos de memorias ha permitido entender mejor los mecanismos celulares y moleculares que las caracterizan. Actualmente se considera que la consolidación es una clara distinción entre dos estados de memoria; es decir, la información recientemente adquirida es frágil y susceptible a ser olvidada; sin embargo, la información se puede consolidar y convertirse en una memoria más estable de largo plazo (Riedel y Micheau, 1999). Este proceso de consolidación depende de la síntesis de proteínas (Bailey et al., 1996), es decir, se requiere de la formación de nuevas proteínas a nivel celular para llevar a cabo las posibles modificaciones funcionales ó estructurales que subyacen la formación de la memoria de largo plazo.

Recientemente Gaser y Schlaug investigaron cuales eran las principales diferencias en varias estructuras cerebrales para un grupo de músicos profesionales, uno de músicos amateur y un tercero de no músicos. Los resultados fueron muy interesantes ya que se encontraron diferencias en el volumen de la materia gris en las regiones cerebrales que procesan la información visuoespacial, motora y auditiva; siendo mayor en los músicos profesionales comparados con los amateur y los no músicos (Gaser y Schlaug, 2003). Este trabajo nos plantea una cuestión muy interesante y a su vez controvertida, que hasta la fecha no ha sido resuelta. ¿Hay una predisposición genética que permite que algunos individuos posean mayores habilidades, ó es que en respuesta a las exigencias del ambiente (por ejemplo el aprendizaje musical) el cerebro es susceptible a ser modificado estructuralmente? Es decir, retomando el ejemplo anterior, ¿los músicos son profesionales porque tienen una predisposición cerebral, o es que su cerebro cambia debido a que durante largo tiempo han estado practicando y perfeccionando sus habilidades?

Para poder responder a esta pregunta tenemos que revisar algunos de los últimos avances en el estudio de la memoria. Una de las ideas más importantes que han surgido es que la memoria no es una facultad unitaria de la mente como se asumió durante mucho tiempo. Más bien, está compuesta por una gran variedad de sistemas y procesos disociables, y estos sistemas dependen de una red neural que involucra varias regiones cerebrales, cada una de las cuales juega un papel altamente especializado en el sistema (Squire y Zola, 1996). Por ejemplo, se ha descrito que las lesiones cerebrales, específicamente en el lóbulo temporal medial afectan severamente la memoria declarativa, en la cual se incluye la memoria para los eventos, es decir la memoria para la información espacio-temporal donde (contexto) y cuando (tiempo) sucedieron dichos eventos. Sin embargo, cabe señalar que dichas lesiones del lóbulo temporal no dañan otro tipo de memoria, como son las no declarativas en las cuales se incluyen las memorias de procedimientos, habilidades y condicionamientos clásicos simples (Squire et al., 1996).

Una región subcortical que forma parte del lóbulo temporal medial y que ha sido ampliamente estudiada en relación a las memorias declarativas es el hipocampo. El hipocampo tiene características estructurales que permiten con relativa facilidad observar cambios dependientes de actividad en sus aferentes , las cuales utilizan ácido glutámico como principal neurotransmisor (Cotman et al., 1987). (Ver Figura 1). Esta región ha sido identificada como crucial para la formación de la memoria declarativa espacial, evidencia directa proviene de estudios clínicos en los cuales la ablación del hipocampo condujo a profundas deficiencias de memoria (Corkin et al., 1997). En este estudio se observó que los pacientes lesionados no podían formar nuevas memorias declarativas y habían perdido la memoria de los eventos más recientes (hasta algunos años antes de la operación). Sin embargo, algunas funciones cognitivas, tales como la capacidad sensorial, la inteligencia, la memoria declarativa para eventos remotos y la capacidad de adquirir nuevas habilidades permanecían intactas; esas observaciones han sido reproducidas experimentalmente mediante lesiones en animales (Cirillo et al., 1989; Broadbent et al., 2004; Winters et al., 2004).

Figura 1. La corteza cerebral se ha dividido en regiones para su estudio. Subyacente a la corteza temporal se localiza el hipocampo. En el recuadro se muestra una amplificación esquematica de una sección del hipocampo. Se observa a las células granulares del hipocampo que proyectan un haz de fibras (fibras musgosas, FM) hacia las células piramidales de la región CA3. Las proyecciones de las FM normalmente establecen contacto sináptico en el stratum lucidum (SL), mientras escasos contactos se encuentran en el stratum oriens (SO).

La idea de que la información puede ser almacenada mediante cambios en la comunicación sináptica no es nueva. En la última década del siglo XIX Santiago Ramón y Cajal sugirió una teoría del almacenamiento de la memoria, la cual propone que la información es almacenada en el cerebro mediante cambios anatómicos entre las conexiones de las neuronas (Bailey et al., 2000). Asimismo, Sherrington propuso el término plasticidad sináptica para describir los cambios en las propiedades funcionales de una sinapsis como resultado de su actividad (Bailey et al., 2000), este término se refiere a la posibilidad de inducir cambios en el sistema que pueden o no ser reversibles.

Figura 2. Este esquema representa el laberinto acuático de Morris. Los números representan los diferentes sitios donde comienzan los ensayos cada día (sólo se muestran 5 puntos). La finalidad de tener varios puntos de comienzo evita que la rata aprenda a nadar en una sola dirección para encontrar la plataforma, por ejemplo si la rata comienza el ensayo en el punto 2 su ruta de nado será distinta que si empieza en el punto 4, es decir el reconocimiento de su posición relativa a las señales espaciales que la rodean (por ejemplo una ventana fuera del laberinto) será distinta para cada ensayo. Una vez que los animales aprenden la tarea no importa en qué punto del laberinto comiencen pues su ruta de nado será directa hacia la plataforma, gracias a que han generado una representación espacial.

En nuestro laboratorio demostramos que se puede inducir sinaptogénesis en las fibras musgosas del hipocampo, después de someter a ratas adultas a sesiones repetidas de aprendizaje espacial, en un laberinto acuático de Morris (Ramirez-Amaya et al., 1999). El laberinto acuático de Morris es una tarea de memoria espacial que consiste en una piscina llena de agua fría, en la cual se coloca una rata y esta tiene que aprender a localizar una plataforma de escape que no está visible y que permanece en una posición constante

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