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¿Dónde se esconde nuestra memoria?

Juan García Ruiz
October 31st, 2020 · 6 min read
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Nuestra memoria es nuestra identidad, nuestra historia. ¿Qué queda de nosotros cuando no recordamos? La memoria, un concepto con el que todos estamos familiarizados, no deja de ser un misterio para la comunidad científica.

Las memorias en plural

La memoria lleva siglos intrigándonos. Es fácil hablar de la memoria, saber cuándo hay un problema de memoria, o cuándo alguien tiene buena memoria. Sin embargo, la cosa se complica cuando hay que entenderla.

Esta dificultad es debida en primer lugar a que no solo tenemos una memoria. No recordamos de la misma forma cuando decimos que París es la capital de Francia (memoria semántica), cuando tocamos el piano (memoria procedimental), o cuando tratamos de evocar dónde nos encontrábamos el día anterior al inicio del confinamiento (memoria episódica). Cada tipo de memoria tiene una base neurobiológica diferente. Ciertas memorias como la procedimental, que implican la adquisición de hábitos, dependen de la actividad del estriado (compuesto por el núcleo caudado y el putamen, ver Figura 1), mientras que otras memorias como la episódica dependen del hipocampo y de la corteza prefrontal dorsomedial (ver Figura 2). Las áreas mencionadas no son las únicas activas cuando se registra o se hace uso de una memoria, en realidad el cerebro en su totalidad está activo en todo momento (incluso cuando dormimos), pero estas áreas tienen un papel preponderante en los tipos de memoria mencionados.

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Figura 1. Estriado desde diferentes perspectivas. Fuentes: Allen Human Brain Atlas, Brain Explorer ®
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Figura 2. Corteza prefrontal dorsomedial e hipocampo desde diferentes perspectivas. Fuentes: Allen Human Brain Atlas, Brain Explorer ®

Más allá de las dificultades meramente teóricas, existe otro gran problema, y la identificación de las áreas más importantes no lo soluciona: ¿cómo codifica nuestro cerebro la memoria? Sabemos que ciertas áreas están implicadas en la consolidación o en la recuperación de la memoria, pero limitarse a hablar de implicación es demasiado vago. ¿Qué quiere decir implicar? ¿Qué ocurre en el cerebro cuando volvemos a tocar una pieza en el piano después de cuatro años sin siquiera escucharla? ¿Están los recuerdos almacenados en el cerebro? ¿Qué quiere decir almacenado desde un punto de vista biológico?

Se ha avanzado bastante en la comprensión de la forma en que nuestro cerebro codifica los recuerdos, aunque aún hoy en día es un tema de debate. En primer lugar, hay que aceptar que no es un tema simple: la memoria no es un libro emplazado en el hipocampo en el que escribimos cada vez que aprendemos algo nuevo y que consultamos cada vez que recordamos algo. Hay que olvidar la concepción del baúl de los recuerdos.

¿Quién tiene razón?

En el intento por comprender la memoria, una de las propuestas plantea que ésta se ubica en las sinapsis (ver Figura 3), que es la zona de interacción que las neuronas utilizan para transmitir la información. Esto apoya la teoría de Hebb, que además de médico fue uno de los neurocientíficos más importantes de la historia: cuando la neurona presináptica libera neurotransmisores (moléculas mensajeras del sistema nervioso), la neurona postsináptica puede ser activada; cuando dos neuronas se activan simultáneamente, la conexión entre ambas (sinapsis) se fortalece. Este fortalecimiento es conocido como potenciación a largo plazo, y se cree que el resultado es la consolidación de la memoria (Wikipedia contributors, 2020).

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Figura 3. Ilustración de una sinapsis. Imagen creada con BioRender.

La teoría que propone que el almacenamiento de la memoria tiene lugar en las sinapsis ha sido estudiada utilizando un modelo animal con un nombre algo peculiar: la babosa marina borracha (o Aplysia californica). Se trata de un modelo muy útil para estudios neurofisiológicos dada la simplicidad de su sistema nervioso. Aplysia californica posee un sifón que utiliza para expulsar el agua una vez extraído el oxígeno. Una curiosa característica de este sifón es que, al ser tocado, es retirado automáticamente. Este movimiento es un reflejo defensivo involuntario. Si se aplica un estímulo aversivo como una pequeña descarga eléctrica al mismo tiempo que se toca el sifón, la babosa marina responde con una retirada del sifón de mayor duración. Cuando ambos estímulos (pequeña descarga y estimulación neutra del sifón) son repetidos simultáneamente, la babosa aprende. De esta forma, un toque neutro en el sifón desencadena la respuesta que en principio solo daba a la descarga eléctrica (reflejo de retirada, pero más duradero).

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Figura 4. Babosa marina borracha (Aplysia californica).

Ubiquémonos de nuevo. La pregunta que nos hacemos es muy simple: ¿dónde está la memoria? Con el fin de responder a esta pregunta utilizando el aprendizaje de retirada de sifón de la aplysia, Chen et al. (2014) hicieron lo siguiente: recuperaron neuronas de aplysia para estudiarlas in vitro y aplicaron varias dosis de serotonina, neurotransmisor liberado durante el aprendizaje del reflejo cuando el animal recibe la descarga. En otras palabras, metieron las neuronas en un recipiente y simularon un aprendizaje. ¿Cuál fue el resultado? Las neuronas formaron nuevas sinapsis: había habido un aprendizaje.

Con este resultado, los autores tenían razones para pensar que la formación de nuevas sinapsis era un elemento clave para la formación de la memoria. Pero, ¿es esto necesario para afirmar que la memoria se encuentra en ellas? Para contestar a esta pregunta, los autores realizaron un experimento muy ingenioso. Para entenderlo, es necesario saber que tanto la consolidación de la memoria como su recuerdo implican la síntesis de proteínas, ya que éstas son necesarias para la formación de nuevas sinapsis. En este caso, lo que hicieron Chen et al. (2014) fue repetir el aprendizaje in vitro (aplicación de serotonina, resultando en la formación de sinapsis). Posteriormente, realizaron un “recordatorio” consistente en la aplicación de otra dosis de serotonina, pero acompañada de un inhibidor de la síntesis de proteínas (cabe recordar que las proteínas son necesarias para la consolidación y para el recuerdo). ¿Cuál fue el resultado? Las sinapsis formadas durante el aprendizaje se deformaron. Sin embargo, cuando el mismo inhibidor de proteínas fue aplicado en la babosa marina tras el aprendizaje (formación de sinapsis), la consecuente deformación de sinapsis sorprendentemente no resultó en un olvido. Estos datos sugieren que las sinapsis son un componente importante en la formación de la memoria, pero no son el lugar donde la memoria está almacenada.

Los científicos no quedan satisfechos con resultados así. Por ello, con el fin de entender mejor la memoria y ubicarla se centraron esta vez en el núcleo celular. Según esta hipótesis, ciertas modificaciones del ADN como la metilación, son determinantes en la consolidación y la recuperación de la memoria. Para poner a prueba esta hipótesis, los autores utilizaron el mismo modelo (Aplysia californica). Tras someter a la babosa a la fase de aprendizaje (retirada del sifón prolongada tras estimularlo levemente), se le aplicó un bloqueador de la metilación del ADN. Lo que los autores encontraron fue lo que esperaban: el recuerdo fue perturbado, y la babosa no respondía al toque del sifón con la retirada prolongada, sino con el reflejo innato de menor duración (Guesguen, M., 2020). Esta hipótesis parece tentadora, pero es también criticada porque no se trata de un mecanismo específico de la memoria. En efecto, la metilación es una modificación necesaria para la expresión del ADN, pero no solo para la expresión de los genes relacionados con la memoria, sino una gran cantidad de otros genes. Es del todo esperable que al utilizar un bloqueador de la metilación, muchas funciones (entre ellas, la memoria) sean perturbadas. Pero ello no explica que la memoria resida en la metilación u otras modificaciones del ADN.

Por último, una teoría con un gran peso en la actualidad es la que apunta hacia las redes neuronales como base de la memoria. Según esta teoría, cuando aprendemos, una cierta población de neuronas se activa formando un patrón determinado. No importan tanto las neuronas de forma individual como el patrón de activación. Cuando recordamos, la misma población de neuronas es activada. Para entender esta teoría, es útil imaginar uno de esos ejercicios para niños (y no tan niños) consistente en unir puntos siguiendo un determinado orden hasta lograr un dibujo final. Los puntos serían como las neuronas: en sí mismos no tienen ningún sentido. El trazado de líneas de punto a punto siguiendo un orden (activación neuronal siguiendo un determinado patrón) da lugar a una forma con sentido (memoria).

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Figura 5. Ejemplo de dos patrones de activación a partir de una misma población neuronal. Imagen creada con BioRender.

Todas las memorias, la memoria

Memoria almacenada en las sinapsis, en la metilación del ADN o en circuitos neuronales. ¿Qué proposición es la más acertada? Probablemente todas ellas. Por simple que nos parezca la memoria en la vida cotidiana, es un proceso emergente de una gran complejidad desde un punto de vista biológico. Pretender describir la memoria utilizando una sola teoría es tan impreciso como tratar de describirse a uno mismo con meras palabras: nos quedamos cortos, pasamos por alto detalles, y damos una idea caricaturizada e inexacta enfatizando unas características sobre otras de forma arbitraria.

Mensaje para llevarse a casa

Gracias a modelos animales como la Aplysia californica hoy sabemos que la consolidación de la memoria y el recuerdo implican la formación y el fortalecimiento de sinapsis, que la epigenética tiene un papel preponderante (metilación del ADN), y que hay que pensar en términos de red neuronal (y no en neuronas individuales).

Chen, S., Cai, D., Pearce, K., Sun, P. Y.-W., Roberts, A. C., & Glanzman, D. L. (2014). Reinstatement of long-term memory following erasure of its behavioral and synaptic expression in Aplysia. eLife, 3, 1-21. Fuente

Guesgen, M. (2020). The Search for the Engram: Where Memory Lives in the Brain. BrainFacts. Fuente

Wikipedia contributors. (2020). Hebbian theory. Wikipedia. Fuente

Wikipedia contributors. (2020). Synapse. Wikipedia. Fuente

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