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Martes, 21 de octubre de 2014
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El lugar de la memoria

Científicos del Laboratorio Cold Spring Harbor de EEUU publican este mes en la revista Nature Neuroscience un trabajo en el que muestran la relación existente entre la ingeniería genética y el aumento de la memoria a través de sus investigaciones con la mosca de la fruta. ¿Cómo se consigue que nuestras experiencias se codifiquen en el cerebro? ¿Por qué no son deliberados nuestros recuerdos? El profesor Steven Rose, director de departamento de la británica Open University, que ha participado recientemente en unas jornadas sobre el cerebro del Museo de Ciencia de CosmoCaixa, analiza para El Cultural las “ventanas” de imagen y el complejo mecanismo que configura el aprendizaje del ser humano.


 | 03/04/2002 |  Edición impresa


Foto: New Scientist

La memoria es quizá la característica más distintiva de una persona. Nuestros recuerdos únicos definen lo que somos, son un registro de nuestro pasado personal que actúa también como guía para el presente y el futuro. Los recuerdos perduran: a los noventa años podemos recordar episodios de nuestra niñez remota. Cada molécula y la mayoría de las células de nuestro cuerpo habrán sido reemplazadas muchos millones de veces, pero nuestros recuerdos persistirán, y con ellos el sentimiento de identidad. Esta es la razón por la que la pérdida de la memoria, a causa de enfermedades como el Alzheimer o de lesiones cerebrales accidentales, es tan devastadora.

La memoria es tan importante para nuestra vida que no resulta sorprendente que su naturaleza y mecanismos sean uno de los principales temas de investigación en psicología y en neurociencia. Hace dieciséis siglos, San Agustín dedicó todo un capítulo de sus famosas Confesiones a preguntarse cómo era posible que pudiéramos conjurar en nuestros recuerdos escenas y conversaciones completas, llenas de color, aroma y sonido, cuando nuestra memoria es incolora, insonora y no tiene límites.

Descartes y la glándula pineal
En el siglo XVII, René Descartes propuso que las memorias se almacenaban en la glándula pineal del cerebro, curvando diminutos cabellos de los que estaba tachonada la superficie de la glándula, y muchos investigadores mantienen todavía la idea de que los recuerdos se almacenan mediante algún tipo de cambio duradero en la estructura o en las conexiones del cerebro. El estudio científico moderno de la memoria humana comenzó en el siglo XIX, cuando comenzaron a catalogarse las pérdidas de memoria provocadas por lesiones cerebrales o alcoholismo. La memoria humana normal la estudió experimentalmente Herman Ebbinghaus, que pedía a los pacientes que recordasen listas de palabras o sílabas sin sentido, y descubrió que una gran proporción se olvidaba aproximadamente en la primera hora, pero que a partir de ahí, aquellos elementos que se recordaban persistían en la memoria, lo cual dio lugar a la distinción entre memoria a largo y a corto plazo. El estudio psicológico de la memoria se ha construido desde entonces alrededor de los dos polos: normal y anormal.

Hasta hace poco, los procesos cerebrales de los que depende la memoria sólo se podían inferir a partir del estudio de pacientes con pérdida de memoria. Así, una operación realizada en la década de los cincuenta para tratar a un paciente canadiense conocido sólo como HM le destruyó el hipocampo y parte de los lóbulos temporales.

El resultado fue catastrófico; HM conserva la memoria declarativa sólo para acontecimientos anteriores a la operación; el siguiente medio siglo de su vida sólo lo vislumbra fugazmente, y sólo recuerda los acontecimientos durante unos segundos. Se acepta en general la conclusión de que el hipocampo es de alguna manera crucial para la transferencia de la memoria a corto plazo. Igualmente, una región cerebral muy cercana al hipocampo, la amígdala, es necesaria para registrar el contenido emocional de la memoria. La posibilidad de obtener imágenes ha confirmado también la importancia de estas estructuras cerebrales en cerebros sanos. Además, muchas regiones corticales participan en tareas de memoria, y las regiones inferior y media del córtex frontal en la elección y toma de decisiones basadas en la memoria.

Mecanismos bioquímicos
Una limitación fundamental de estos estudios es que ni siquiera la obtención de imágenes permite descubrir los íntimos mecanismos fisiológicos y bioquímicos que podrían ser necesarios para formar recuerdos. A principios del siglo XX, Ivan Pavlov llevó el aprendizaje y la memoria al laboratorio, y demostró que era posible enseñar a los perros a asociar el sonido de una campana o de un rayo de luz con la inminente llegada de comida (el denominado condicionamiento clásico). Hacia los años treinta, B. F. Skinner expuso otra forma de aprendizaje cuando demostró que se podía enseñar a las ratas a apretar una palanca o recorrer un complejo laberinto para obtener comida (el llamado condicionamiento instrumental). Y en 1948, Donald Hebb alegó que dicho condicionamiento podía producir alteraciones en la estructura física de las sinapsis -los puntos de unión entre células nerviosas (neuronas) del cerebro-, lo cual daría como resultado la generación de nuevos patrones de conexión entre las neuronas.

Suponiendo que los 100.000 millones de neuronas del cerebro humano se conecten con una cantidad de hasta 100 billones de sinapsis, dicho modelo proporcionaría una amplia posibilidad de codificar los recuerdos de toda una vida. La hipótesis presentada por Hebb para este tipo de memoria asociativa ha abierto el camino para que los especialistas en modelos neuronales creen redes neuronales por ordenador capaces de mostrar “aprendizaje”. La hipótesis de Hebb ofreció también una senda para que los neurocientíficos pudiesen empezar a explorar si el entrenamiento de animales o las tareas de aprendizaje producían realmente cambios sinápticos mensurables. Uno de los primeros métodos utilizados fue el de comparar ratas creadas en entornos “carenciales” y otras criadas en entornos “enriquecidos”.

Métodos analíticos
Las ratas “enriquecidas” tenían una corteza cerebral más gruesa y un número mayor de sinapsis, tal como Hebb había previsto; pero para estar seguros de que dichos cambios estaban específicamente relacionados con el aprendizaje y la memoria hacía falta un modelo experimental más preciso y el desarrollo de métodos analíticos suficientemente sensibles como para medir los pequeños cambios de propiedades bioquímicas, morfológicas o fisiológicas que pudieran resultar de dichas experiencias de aprendizaje. El estudio de la memoria se ha convertido en el estudio de los acontecimientos cerebrales que se producen cuando un animal aprende y posteriormente se le pide que demuestre que recuerda una tarea particular.

Mi grupo trabaja con pollitos, que tienden a picotear cualquier objeto pequeño y brillante (como una cuenta) que se halle en su campo de visión. Si se da a la cuenta un sabor amargo, el pollo la pica una vez y evita posteriormente las cuentas de similar color y tamaño. El aprender a evitar esto, activa la rápida liberación de un neurotransmisor en las juntas sinápticas de una región específica del antecerebro del pollo, lo que a su vez produce una cascada de procesos bioquímicos en las neuronas presinápticas y postsinápticas. A las pocas horas, éstas culminan en la síntesis e inserción en las sinapsis de una familia de proteínas denominada moléculas de adhesión celular (CAM), que alteran la firmeza de las conexiones de las sinapsis. Bajo el microscopio, se puede ver que se producen aumentos reales en el número de los procesos de ramificación (dendritas) de cada neurona y en el número y las dimensiones de las sinapsis que las conectan. Quizá sea importante el que una de las CAM sea la proteína precursora del amiloide, APP, cuyo metabolismo es anormal en la enfermedad de Alzheimer, que produce placas características que se van acumulando en el cerebro, a medida que avanza la enfermedad. El funcionamiento normal de la APP es esencial para la transición entre la memoria a corto y largo plazo.

Patrones fluctuantes
Esto parecería indicar que el problema de la memoria está a punto de ser resuelto en el plano molecular. Pero sigue habiendo un vacío sustancial entre estos hallazgos bioquímicos y fisiológicos y el patrón de memoria mucho más dinámico, sostenido por patrones fluctuantes de neuronas activadas en regiones ampliamente diferentes del cerebro, que sugieren los estudios de obtención de imágenes. Los recuerdos no son deliberados, como atestiguan las múltiples formas en las que podemos intentar recordar el nombre de un conocido por la apariencia, cuándo lo vimos por última vez, la inicial de su nombre y una multitud de claves posibles. La investigación sobre la memoria ha avanzado mucho desde Descartes, pero todavía estamos lejos de responder a las preguntas de San Agustín. Incluso si lográsemos catalogar todos los cambios bioquímicos y fisiológicos seguiríamos sin poder captar las características específicas y la experiencia subjetiva de la memoria. Todavía está por ver si los neurocientíficos del nuevo siglo serán capaces de resolver ese misterio.

Steven ROSE




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