cómo las neuronas crean recuerdos

En realidad, es parte de una neurona involucrada en nuestras capacidades de memoria: vemos en gris una dendrita (una de las muchas extensiones de una neurona) y en blanco las sinapsis (las áreas de comunicación química entre neuronas). Las trayectorias multicolores reflejan las proteínas que, en las sinapsis, reciben los mensajeros químicos provenientes de otras neuronas. Hasta ahora, se pensaba que estas proteínas, los “receptores de neurotransmisores”, estaban inmóviles en la superficie de las neuronas. Pero estas imágenes nos permitieron hacer un descubrimiento fundamental: ¡los receptores se mueven en la superficie de las neuronas!

Aquí observamos una neurona de un cultivo de neuronas del hipocampo de rata, una región del cerebro implicada en los fenómenos de memoria y aprendizaje. Por lo tanto, este tipo de imagen permite una mejor comprensión de cómo funciona la memoria.

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Sinapsis, componentes básicos de la función cerebral y la memoria

Las sinapsis se componen de dos partes: la parte presináptica, que produce y libera el neurotransmisor, que no se visualiza aquí; y la parte postsináptica que contiene los receptores de neurotransmisores, que se visualiza aquí.

Ellos han estado Descubierta a finales del siglo XIX.lo que llevó a teoría neural postulando que el cerebro está compuesto de células individuales (neuronas) que se comunican entre sí en estas uniones sinápticas.

Su modo de comunicación, caracterizado por una liberación de neurotransmisores que activan receptores concentrados en el dominio postsináptico, fue identificado durante el siglo XX.^y siglo, combinando técnicas de electrofisiología y microscopía electrónica.

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Un avance fundamental en nuestra comprensión de la función cerebral fue la descubierto en la década de 1970 que la eficiencia de la transmisión sináptica era “plástica”: no es fija y puede ser modulada por la actividad neuronal previa. Es importante destacar que estos cambios en la transmisión sináptica pueden ser estables a lo largo del tiempo, desde horas hasta meses.

Este descubrimiento condujo a la hipótesis de que los componentes básicos de la memoria podrían “almacenarse” en las sinapsis de esta manera.

“Supongamos que una actividad persistente y repetida de una actividad con reverberación (o huella) tiende a inducir una alteración celular persistente que aumenta su estabilidad. Cuando un axón de una célula A está lo suficientemente cerca como para excitar repetida y persistentemente a una célula B, se producen cambios metabólicos o de crecimiento en una o ambas células, lo que da como resultado un aumento en la eficiencia de A como célula estimulante para B. Donald Hebb, 1949

¡Y sin embargo se mueven!

¿Cómo almacenan información las sinapsis? Esta pregunta fundamental para nuestra comprensión de las bases celulares de la memoria ha movilizado a los neurocientíficos durante más de 50 años. Hasta finales del siglo pasado se pensaba que los mecanismos esenciales eran una modulación de la eficiencia de liberación del transmisor o de las propiedades biofísicas de los receptores.

Ahora bien, se piensa que, para que la neurona postsináptica adapte mejor su respuesta al neurotransmisor, es especialmente interesante que las proteínas receptoras sean móviles a grandes distancias: varios laboratorios han demostrado a la vuelta del XXI^y siglo que la plasticidad sináptica se asoció con una variación en el número de receptores en la sinapsis.

Esto contrastaba con el dogma de la época, que postulaba que los receptores de neurotransmisores están firmemente anclados en las sinapsis y son muy estables. Pero varios grupos de investigación, incluido el nuestro, descubrieron que los receptores estaban en movimiento perpetuo en la superficie de la neurona, propagándose libremente gracias a fluidez de la membrana. Los receptores se acumulan en las sinapsis por un fenómeno de captura, pero se intercambian permanentemente entre los diferentes compartimentos de la neurona.

Fascinantemente, tenemos también descubierto que el movimiento de este receptor está fuertemente modulado por la actividad neuronal, ¡abriendo la puerta a estudios que relacionan la movilidad del receptor con la memoria!

Controlar la movilidad de los receptores abre nuevas ventanas para controlar la actividad cerebral

La formación de un recuerdo es una sinfonía interpretada por varias áreas del cerebro que se sincronizan para permitir su codificación, consolidación y recuperación (lo que le permite reaccionar adecuadamente ante una misma situación). Asimismo, la plasticidad sináptica se rige por varias fases bien diferenciadas que permiten una reacción inmediata (segundos) y su mantenimiento a mediano plazo (minutos) o largo plazo (días y más).

El desafío ahora es comprender cómo se vinculan estos dos fenómenos y el papel que desempeña la movilidad del receptor. Recientemente, hemos desarrollado en el laboratorio una nueva generación de herramientas moleculares para controlar eficazmente la movilidad de los receptores de glutamato, un neurotransmisor importante en el cerebro. Combinando enfoques farmacológicos, electrofisiológicos y conductuales, exploraremos el vínculo fundamental entre la plasticidad sináptica y la memoria en ratones, e intentaremos comprender los mecanismos que explican los trastornos cognitivos asociados a enfermedades neurodegenerativas o del neurodesarrollo.