Ingeniería genética y optogenética se combinan para tratar de encontrar la ubicación de la memoria en el cerebro
Un equipo de neurocientíficos del Instituto Tecnológico de Massachusetts (MIT), en EEUU, ha demostrado que se pueden implantar falsos recuerdos en el cerebro de ratones; y que las huellas neurológicas de esas memorias irreales son de la misma naturaleza que las de recuerdos auténticos. La investigación constituye la primera demostración de un “engrama (o huella de recuerdo) funcional verdadero”, aseguran los autores del estudio.
Por Marta Lorenzo/ Tendencias 21
Un equipo de neurocientíficos del Instituto Tecnológico de Massachusetts (MIT), en EEUU, han demostrado que se pueden implantar falsos recuerdos en el cerebro de ratones; y que las huellas neurológicas de esas memorias irreales serían de la misma naturaleza que las de recuerdos auténticos, según se explica en un comunicado.
La investigación, que aparece detallada en Sience, proporciona una prueba más de que los recuerdos se almacenan en redes de neuronas que forman trazas de memoria (engramas) para cada experiencia que tenemos, un fenómeno que ya fue demostrado por vez primera el año pasado por el autor del presente estudio, Susumu Tonegawa, informa el MIT.
De Tonegawa, además, ya hablamos enTendencias21 por otra cuestión también bastante sorprendente: él y sus colaboradores relacionaron en 2007 el fenómeno del “déjà vu” con una subregión del hipocampo del cerebro: el gyrus dentatus, en el que se originan las respuestas neuronales que se producen cada vez que conocemos un lugar nuevo.
Los científicos constataron entonces, también con ratones (en este caso modificados genéticamente), que si esta región falla, se pueden solapar reacciones neuronales diversas dando lugar a esa sensación de “ya visto”.
En su trabajo actual, Tonegawa y sus colaboradores del Instituto Picower para el Aprendizaje y la Memoria del MIT han demostrado que se pueden identificar las células que forman parte de un engrama de una memoria específica y reactivar esta memoria, usando una tecnología denominada optogenética.
Ubicación previa de los recuerdos en el cerebro
Durante mucho tiempo, la neurociencia ha intentado averiguar cuánto tiempo residen los engramas en el cerebro; así como donde se sitúa la información guardada en nuestra memoria: “¿Se encuentra esa información en varias partes del cerebro o hay un área particular de éste en la que se almacena? Esta ha sido una cuestión muy fundamental”, explica Tonegawa en el comunicado del MIT.
En la década de 1940, el neurocirujano canadiense Wilder Penfield sugirió que los recuerdos sobre episodios están ubicados en el lóbulo temporal del cerebro, ya que cuando estimuló eléctricamente las células en los lóbulos temporales de pacientes a punto de someterse a cirugía para tratar su epilepsia, éstos informaron de que les venían a la mente recuerdos específicos.
Por otra parte, una investigación posterior con un paciente amnésico confirmó que el lóbulo temporal, incluyendo la zona conocida como hipocampo, es fundamental para la formación de recuerdos episódicos. A pesar de todo, Tonegawua señala que “estos estudios no probaron que los engramas se almacenan realmente en el hipocampo”. ¿Entonces dónde?
Paso previo
Para demostrar que la activación de grupos específicos de células del hipocampo son suficientes para producir y recuperar recuerdos, los científicos han empleado una nueva tecnología, la optogenética, que permite activar o desactivar células de manera selectiva usando la luz.
En una investigación anterior, llevada a cabo el año pasado, los investigadores modificaron genéticamente las neuronas del cerebro de los ratones para que expresaran el gen para una proteína llamada canalrodopsina, que activa las neuronas cuando éstas son estimuladas por la luz.
Además, modificaron dicho gen de tal manera que esta proteína se produjera cada vez se produzca siempre con el gen c-fos , que es necesario para la formación de la memoria.
Por último, entrenaron a los ratones para que éstos tuvieran miedo a una cámara específica, mediante leves descargas eléctricas. Al formarse este recuerdo, el gen c-fos se activó y, en consecuencia, también el gen de diseño para la canalrodopsina. Así se logró que las células que codifican la huella de la memoria quedaran “etiquetadas” con las proteínas sensibles a la luz.
Al día siguiente, cuando los ratones fueron puestos en una cámara distinta, que nunca antes había visto, se comportaron con normalidad. Sin embargo, cuando los investigadores aplicaron en su hipocampo un impulso lumínico, estimulando así las células de su “recuerdo” que estaban marcadas con canalrodopsina, a los ratones les entró miedo (se había activado su recuerdo sobre la otra cámara).
Los científicos explican que la optogenética les permitió así elucidar e, incluso, intervenir en el proceso de la memoria, mediante el control directo de las células del cerebro.
Nuevo paso: implantar falsos recuerdos
En la investigación desarrollada este mismo año, Tonegawua y su equipo analizaron si podrían utilizar estos engramas reactivados para implantar falsos recuerdos en los cerebros de los ratones.
En primer lugar, colocaron a los ratones en una nueva cámara (A) y no se les suministraron descargas eléctricas. Cuando los roedores exploraron este espacio, sus células de memoria se marcaron con canalrodopsina.
Al día siguiente, ratones fueron trasladados a una segunda cámara muy diferente (B), en la que, después de un tiempo, sí se les suministró una descarga eléctrica leve en la pata. Además, los investigadores usaron de nuevo la optogenética, en este caso para activar las células que codificaban la memoria de la cámara A.
Al tercer día, los ratones fueron puestos de nuevo en la cámara A y se quedaron paralizados por el temor, a pesar de que jamás habían recibido descarga eléctrica alguna en ella.
Por tanto, en ellos actuó un falso recuerdo, inducido por la optogenética: los animales pasaron a temer la cámara A como si fuera la B, porque cuando pasaron por ésta se les había hecho revivir el recuerdo de la cámara A.
Los investigadores descubrieron que este falso recuerdo podía competir con uno verdadero, porque los ratones también se quedaron paralizados cuando se les colocó en la cámara B, pero no tanto como los ratones que habían recibido descargas en la cámara B sin tener activada la memoria de la cámara A.
Después, demostraron que inmediatamente después de la rememoración del falso recuerdo, los niveles de actividad neuronal se elevaron en la amígdala (centro del miedo en el cerebro que recibe información “archivada” desde el hipocampo) del mismo modo que sucedía al rememorar un recuerdo auténtico.
Los científicos creen que estos dos estudios suponen un importante paso en la investigación sobre la memoria, al identificar una red neuronal relacionada con la experiencia en un entorno y con el miedo asociado a éste. Creen que los resultados constituyen la primera demostración de un “engrama funcional verdadero”.
Referencias bibliográficas:
Xu Liu, Steve Ramirez, Petti T. Pang, Corey B. Puryear, Arvind Govindarajan, Karl Deisseroth y Susumu Tonegawa. Optogenetic stimulation of a hippocampal engram activates fear memory recall. Nature (2012). DOI: 10.1038/nature11028.
Steve Ramirez, Xu Liu, Pei-Ann Lin, Junghyup Suh, Michele Pignatelli, Roger L. Redondo, Tomás J. Ryan y Susumu Tonegawa. Creating a False Memory in the Hippocampus. Science (2013).DOI:10.1126/science.1239073.
