Jugando al yo-yo con la memoria

brainmachineHace años que los neurocientíficos creen que la base molecular de la memoria está en un fenómeno llamado LTP, que responde a las siglas en inglés de Long-Term Potentiation, o sea, potenciación a largo plazo. Básicamente, lo que sucede es que un circuito nervioso concreto, entre unas neuronas determinadas en una región cerebral llamada hipocampo, se refuerza debido a la estimulación repetida. Pero aunque existe bastante unanimidad al respecto, ha sido difícil obtener una prueba concluyente de que este fenómeno es el que permite almacenar los recuerdos. Ahora, neurocientíficos de California publican en la revista Science unos resultados que parecen demostrarlo.

Sus experimentos se basan en los típicos estudios de condicionamiento en ratones. Si reciben repetidamente una pequeña descarga eléctrica cuando oyen un sonido, después  se comportarán como si fueran a recibir la descarga simplemente al escuchar ese mismo sonido. Esto significa que han asociado ambas cosas y que guardan ese recuerdo negativo en sus cerebros. En cambio, si al oír el sonido no dan muestras de miedo, quiere decir que ya han olvidado la asociación. En este caso, los investigadores no utilizaron un sonido, sino algo más sofisticado: luz. Gracias a la optogenética, hoy en día es posible modificar algunas neuronas concretas de forma que se activen cuando son estimuladas por una luz azul dentro del cerebro. Utilizando esta herramienta, los neurocientíficos estimularon las neuronas que conectan los estímulos auditivos con los circuitos del miedo, y provocaron un recuerdo negativo. Pero no sólo eso, sino que después consiguieron eliminar ese recuerdo, simplemente estimulando otra vez esas neuronas con otro tipo de impulsos luminosos. Y lo más sorprendente de todo: fueron capaces de restablecer el “miedo” en los animales que habían perdido el recuerdo de la descarga eléctrica.

No sé a vosotros, pero a mí me impresiona bastante que se puedan borrar y re-escribir recuerdos a voluntad, simplemente estimulando algunas neuronas de una forma concreta. De hecho, parece increíble que se pueda crear un recuerdo negativo de algo que los animales nunca han experimentado en la realidad… Las posibles aplicaciones son inmensas, pero hay que pensar bien antes de comenzar a trasladar esta tecnología a humanos. Aún es pronto, me diréis algunos, pero a la velocidad a la que avanzan las cosas podríamos estar debatiendo el uso correcto de esta tecnología antes de lo que pensamos.

Cómo crear recuerdos falsos

El artículo, publicado en la revista Science, comienza así su resumen: “los recuerdos pueden ser poco fiables”. A juzgar por lo que describen a continuación los autores, en el futuro pueden serlo todavía menos. ¿Y si pudiésemos implantar en el cerebro recuerdos falsos? Esto es precisamente lo que investigadores del MIT han logrado hacer en ratones de laboratorio. Como el procedimiento es un poco enrevesado, lo explicaremos paso a paso.

Los neurocientíficos saben que una región cerebral conocida como hipocampo es fundamental para la formación y almacenamiento de la memoria, por lo que los autores de esta investigación se centraron en las reuronas de esa región. En primer lugar, utilizaron unos ratones especiales que fabrican dentro de las neuronas una proteína que responde a la luz; pero no la fabrican siempre, sino sólo cuando les quitas de la dieta una molécula concreta que llamaremos Dox. Así, los ratones están habitualmente tomando Dox y en sus neuronas no sucede nada raro, pero cuando están sin Dox las neuronas que están activas fabrican la proteína especial. En concreto, los investigadores inyectaron un virus con ese gen en dos zonas diferentes del hipocampo, así que solo esas neuronas serán capaces de generar la proteína foto-reactiva en ausencia de Dox.

A continuación, los científicos fabricaron cuatro tipos distintos de jaula (con diferente tipo de suelo, olores, etc) y pusieron un ratón en una jaula tipo A al tiempo que quitaban Dox de la dieta. Por tanto, las neuronas del hipocampo que se activaban al explorar la jaula A fabricaban al mismo tiempo la proteína especial que responde a la luz. Días después, volvieron a añadir Dox para frenar la síntesis de la proteína y pasaron al animal a la jaula B, donde le provocan una respuesta condicionada de miedo (básicamente, dándole una pequeña descarga eléctrica en la pata). Al mismo tiempo que hacían esto, activaron con luz las neuronas del hipocampo que habían estado activas cuando el animal exploraba la jaula A. Esto podría hacer que el animal asocie la descarga eléctrica no con la jaula B (en la que está), sino con la jaula A (donde nunca había recibido descarga de ningún tipo). Si es así, el animal debería mostrar la típica reacción de miedo al ser puesto en la jaula A (en ratones es relativamente sencillo saber si tienen miedo al ser depositados en una jaula, porque se quedan quietos en una esquina). ¿Qué sucedió?

Pues sí, por increíble que parezca, los animales experimentaron miedo al volver a la jaula A. El hecho de que al ser depositados en otra jaula C (en la nunca habían estado) no experimentasen miedo alguno, demuestra que lo que realmente sucedió fue que en el momento de recibir la descarga eléctrica creían estar en la jaula A. Pero, ¿no estaban de hecho en la jaula B? Sí, pero como simultáneamente se estimularon las neuronas que habían estabo activas al explorar la jaula A, los científicos hicieron “creer” (o más bien “recordar”) a los animales que estaban en una jaula distinta.

El asunto no termina ahí, claro, porque todo esto ayuda bastante a saber cuáles son los circuitos neuronales concretos que se utilizan para almacenar recuerdos. Por ejemplo, los investigadores vieron que esto sólo sucede cuando se activan unas neuronas concretas del hipocampo, pero no otras. Así que esta investigación es importante para entender mejor los mecanismos neuronales de la memoria. Pero, al mismo tiempo, no deja de ser inquietante…

Con ojos nuevos, o más bien con retinas…

Millones de personas en todo el mundo padecen ceguera por degeneración de la retina, esa fina capa con conos y bastones que recogen la luz y envían impulsos eléctricos al cerebro para formar allí las imágenes. Aunque desde hace años se intentan fabricar prótesis de retina que permitan recuperar algo de visión, la tarea no es nada fácil. La única prótesis aprobada para uso humano está formada por pequeños electrodos que se implantan en el ojo, y no permite reconocer caras o figuras. Ahora, dos investigadoras de la Universidad de Cornell, en Nueva York, han ideado un sistema que funciona mucho mejor, al menos en ratones.

Las neurocientíficas se han basado en técnicas ya descritas con anterioridad, en las que se emplea un virus y una proteína de las algas para hacer que las células que quedan vivas en la retina sean capaces de detectar la luz y enviar un impulso eléctrico a las terminaciones nerviosas. En los estudios anteriores, simplemente se iluminaba esas células para que generen impulsos eléctricos, pero las investigadoras comprobaron que si se procesa antes la luz mediante un “código”, la imagen que se forma en el cerebro es mucho más parecida a la realidad. Como describen en un artículo publicado en la revista PNAS, lo crucial es la determinación empírica del código correcto; en su caso, los ratones pudieron seguir con la vista líneas que se iban moviendo.

La idea, evidentemente, es trasladar esto a humanos. En teoría, sería sencillo ir modificando el código y preguntar al paciente si ve mejor, hasta llegar a una versión óptima. Después, la conversión y codificación de la luz se podría hacer son unas gafas relativamente sencillas que lleven un chip; estas gafas, combinadas con la modificación genética de las células de la retina, permitirían recuperar algo de visión. Se dice fácil, pero -bromas aparte- habrá que ver si funciona…

Medicinas que funcionan con luz

Hace algún tiempo comentaba en estas páginas una estrategia muy curiosa que había sido nombrada “tecnología del año”: la optogenética. Básicamente, consiste en introducir en determinadas células unas moléculas especiales que se activan cuando reciben luz, y ponen en marcha un proceso bioquímico específico. Ahora, un estudio publicado por científicos suizos en la revista Science demuestra las aplicaciones que podría tener esta tecnología en diversos campos, incluida la medicina.

Los investigadores crearon una células especiales que llevan una de estas moléculas que responden a la luz. El asunto es un poco complicado, pero se puede resumir diciendo que cuando uno ilumina esas células, se activa un gen que fabrica una proteína que a su vez activa otra proteína. Esta última es la que lleva a cabo la función beneficiosa. Para demostrar la utilidad de esto, los científicos crearon unas células que fabrican una sustancia que hace bajar la glucosa, e implantaron estas células bajo la piel de ratones diabéticos. Iluminando la piel que recubría estas células, vieron que el sistema era capaz de bajar el azúcar en la sangre de estos animales.

Esta tecnología tiene infinidad de posibles aplicaciones, por ejemplo en biotecnología para controlar la producción de fármacos mediante la aplicación de luz en bio-reactores. Otros estudios realizados en animales han permitido controlar los movimientos de ratones al iluminar zonas concretas del cerebro en las que se había introducido una de estas moléculas. Ahora resulta que quizás, en un futuro, las bombas de insulina de los diabéticos serán sustituidas por pequeños dispositivos que regulen la cantidad de glucosa mediante luz. El resto, lo dejo a la imaginación de los lectores. ¿Alguna sugerencia?