El proceso de ¡°limpieza¡± neuronal que refuerza o elimina recuerdos al dormir

Dormir es necesario para formar la memoria, y este proceso depende tanto de la consolidaci¨®n de algunos recuerdos como del olvido de otros. Cient¨ªficos espa?oles ya hab¨ªan demostrado que durante el sue?o, la mente humana solo cimenta los conjuntos de recuerdos que est¨¢n fuertemente asociados, por ejemplo por su proximidad tem¨¢tica y temporal. Ahora, un equipo de investigadores en Reino Unido, encabezado por una neurocient¨ªfica espa?ola, ha observado en el cerebro de ratones anestesiados un proceso fisiol¨®gico de "limpieza" de las conexiones neuronales que explica el mantenimiento de la memoria. El estudio, que es ¡°de gran calidad t¨¦cnica¡±, seg¨²n el neurofisi¨®logo Juan de los Reyes, del Hospital Nacional de Parapl¨¦jicos y ajeno a esta investigaci¨®n, aparece publicado en la revista Neuron.

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Durante el d¨ªa, el aprendizaje y la percepci¨®n sensorial crean o modifican conexiones neuronales (sinapsis) que forman la base de los recuerdos. Los investigadores utilizaron ratones anestesiados para emular la actividad del cerebro durmiente, ya que el sue?o natural de estos roedores es impredecible y solo dura entre 10 y 15 minutos. Al medir la actividad de sus sinapsis durante la fase del sue?o que no es REM, conocida como sue?o de ondas lentas (SWS, por sus siglas en ingl¨¦s), los investigadores encontraron que solo se refuerzan las sinapsis en los grupos de neuronas que se reactivan juntas, siguiendo el patr¨®n de las conexiones activadas durante la vigilia. ¡°El cerebro descarta las conexiones m¨¢s d¨¦biles para asegurar que se consolidan los recuerdos m¨¢s fuertes¡±, explica la autora principal del estudio Ana Gonz¨¢lez-Rueda, que ahora trabaja en el Laboratorio de Biolog¨ªa Molecular del Consejo de Investigaci¨®n M¨¦dica (MRC) brit¨¢nico, en Cambridge.

La capacidad que tienen los v¨ªnculos entre neuronas para fortalecerse o debilitarse, conocida como plasticidad sin¨¢ptica, se rige por la mayor o menor emisi¨®n de neurotransmisores, las mol¨¦culas mensajeras que transmiten el impulso el¨¦ctrico de una neurona a la siguiente. Gonz¨¢lez-Rueda compara a las neuronas, o grupos de ellas, con ciudades. ¡°Si hace falta una gran transmisi¨®n de informaci¨®n entre dos ciudades, por ejemplo si hubiese mucho comercio, se tienen que hacer las autopistas m¨¢s grandes¡±, razona. Esto es lo que ocurre, de forma natural, cuando una ¡°autopista¡± de sinapsis tiene mucho tr¨¢fico ¡ªes decir, cuando se activan a menudo y en secuencia las neuronas encadenadas¡ª pero solo en la mente despierta.

En el sue?o, el mismo proceso podr¨ªa describir la cimentaci¨®n de algunos recuerdos pero no explica c¨®mo se promueve activamente el olvido de otros. La clave, parece ser, est¨¢ en la ondulaci¨®n que da nombre al SWS: durante esta fase del sue?o, la actividad neuronal oscila m¨¢s o menos cada segundo, con picos de gran excitaci¨®n y valles de quietud. Gonz¨¢lez-Rueda y sus compa?eros utilizaron luz para activar sinapsis en la capa exterior del cerebro de los ratones anestesiados (cuyas neuronas se comportan como si estuvieran en SWS) y la t¨¦cnica de fijaci¨®n de membranas para medir la excitaci¨®n de las c¨¦lulas. Con esta metodolog¨ªa han descubierto que el comportamiento del cerebro no es uniforme ante la oscilaci¨®n.

Las sinapsis, de forma general, est¨¢n programadas para debilitarse en SWS, limpiando el cerebro de informaci¨®n accesoria para evitar la saturaci¨®n. Sin embargo, durante los picos peri¨®dicos de actividad neuronal, el proceso de limpieza se detiene en los grupos de neuronas que se reactivan a la vez ¡ªporque formaron v¨ªnculos fuertes durante el d¨ªa¡ª. ¡°Normalmente los estudios de plasticidad sin¨¢ptica se hacen en rodajas de cerebro, con lo cual es dif¨ªcil saber si eso tiene alguna relaci¨®n con lo que pasa en verdad en el animal en vivo. Este es el primer estudio que hace algo parecido en vivo y lo que hemos encontrado es que dependiendo del estado en que se encuentre la red neuronal, pasan cosas distintas¡±, explica Gonz¨¢lez-Rueda.

El enfoque con ratones nos aproxima a un modelo del mecanismo que es actualmente imposible de estudiar en humanos

¡°El enfoque con ratones nos aproxima a un modelo del mecanismo que es actualmente imposible de estudiar en humanos¡±, dice Llu¨ªs Fuentemilla, un neurocient¨ªfico de la Universidad de Barcelona que no particip¨® en el estudio. Aunque es dif¨ªcil saber si los procesos neurofisiol¨®gicos estudiados en ratones bajo anestesia se pueden aplicar en personas y con sue?o natural, los resultados de esta investigaci¨®n ¡°aportan una informaci¨®n muy importante¡±, sostiene el cient¨ªfico, y podr¨ªan explicar el modelo cognitivo que su laboratorio ya estudi¨® en humanos.

Por ahora, los investigadores de esta prueba no saben a qu¨¦ recuerdos concretos se asocia la actividad neuronal que han medido, pero en estudios futuros podr¨ªan aislar partes f¨ªsicas de la memoria. Por ejemplo, la estimulaci¨®n de los bigotes de un rat¨®n registra actividad neuronal en la capa externa del cerebro que han analizado; podr¨ªan estudiar esa informaci¨®n sensorial concreta al reactivarse las neuronas relevantes durante el sue?o.