CoordinaciA?n «exquisita» de las neuronas de la memoria

Octubre 2011.- Entre las neuronas del hipocampo, una regiA?n del cerebro con forma de caballito de mar, se transmiten seA�ales (disparos elA�ctricos o picos en su potencial de membrana) relacionadas con la formaciA?n y evocaciA?n de la memoria. Los disparos de una neurona se pueden seguir de dos formas: analizando las ondas del espacio extracelular (las recoge el electroencefalograma), o con un electrodo pegado a la membrana de la neurona de al lado, que ‘escucha’ lo que ‘dice’ su vecina.

Ahora, un equipo liderado desde el Hospital Universitario CharitA� de BerlA�n (Alemania) ha comparado las ondas de los dos mA�todos centrA?ndose en las denominadas ‘rizaduras’, oscilaciones de alta frecuencia (una cada cinco milisegundos) inscritas, a su vez, en otras mayores de aspecto picudo.

Estas ondas picudas aparecen en los estados de inmovilidad del animal o en ciertas fases de sueA�o. Los cientA�ficos piensan que ayudan a trasferir la memoria autobiogrA?fica (los recuerdos) desde el hipocampo, donde se almacena la informaciA?n de forma temporal, hasta el archivo permanente de la corteza cerebral. Las rizaduras podrA�an facilitar la consolidaciA?n de esta memoria dentro del propio hipocampo.

El equipo registrA? la actividad elA�ctrica del hipocampo introduciendo dos electrodos en el cerebro de un ratA?n vivo: el extracelular a��que registra el encefalogramaa��, y el soldado a la membrana de la neurona objetivo. La misma operaciA?n se ha realizado in vitro en una fina secciA?n de hipocampo (de medio milA�metro de grosor y sumergida en lA�quido rico en oxA�geno), para examinar las corrientes con mucho mA?s detalle.

Escuchar y decidir si disparar

Mediante un circuito, los cientA�ficos pueden medir la actividad de las neuronas que ‘hablan’ a la cA�lula capturada con el electrodo, y distinguir entre corrientes entrantes que tienden a hacerla disparar (excitatorias) y aquellas que la alejan del disparo (inhibitorias).

Con esta tA�cnica se consigue utilizar la neurona objetivo como una especie de electrodo gigante que pulsa, a travA�s de sus dendritas, la actividad de gran parte de la red. Puede recibir hasta 3.000 conexiones de otras neuronas.

Los resultados del estudio, que publica este mes la revista Neuron, a�?demuestran la presencia de corrientes excitatorias en fase con la rizadura, lo que refleja un coordinaciA?n temporal exquisitaa�? en los conjuntos de neuronas activas durante el proceso.

a�?Esto nos hace pensar que los disparos que causan las corrientes excitatorias tienen un ritmo muy preciso, ya que hemos encontrado que esas corrientes van al paso de la rizadura tal y como aparece simultA?neamente en el electrodo extracelulara�?, aclara a SINC A?lvaro Tejero-Cantero, el autor espaA�ol del artA�culo. a�?Medir las corrientes entrantes observando los cambios en la membrana es importante porque es la actividad que una cA�lula a�?escuchaa�� y que utiliza para decidir si le toca disparara�?.

El investigador ha desarrollado en la Universidad de Munich (Alemania) un algoritmo para desentraA�ar las contribuciones individuales a las corrientes entrantes en la cA�lula. a�?Esto nos ha permitido ver que las corrientes excitatorias e inhibitorias empiezan completamente fuera de fase y en el curso de los entre 25-40 milisegundos que dura la rizadura se van alineando hasta terminar completamente en fasea�?.

La inhibiciA?n y el columpio

Tejero-Cantero apunta que este hecho sugiere un posible mecanismo para terminar la rizadura y pone un ejemplo: a�?Imaginemos que vemos un niA�o columpiA?ndose y miramos en su misma direcciA?n. Al principio la inhibiciA?n tira del columpio cuando el niA�o vuelve, amplificando el movimiento, pero en el curso de las oscilaciones la inhibiciA?n se desfasa y empieza a tirar cuando el niA�o todavA�a estA? en la fase ascendente, atenuando asA� el movimiento hasta pararlo».

Otro de los investigadores, Nikolaus Maier, neurocientA�fico de CharitA�, tambiA�n destaca que con este estudio a�?se demuestra por primera vez cA?mo las corrientes excitatorias e inhibitorias interactA?an durante las rizaduras en un intervalo muy rA?pido (5 milisegundos)».

El equipo considera que la comprensiA?n de estos mecanismos es importante, no solo en el A?mbito de la investigaciA?n de la memoria, sino tambiA�n porque cualquier cambio en la actividad sincrA?nica entre las neuronas puede tener consecuencias fatales.

«La alteraciA?n de los ritmos del hipocampo puede ser una causa de condiciones patolA?gicas como epilepsia, esquizofrenia o problemas de memoria en la enfermedad de Alzheimer», recuerda Dietmar Schmitz, coordinador del grupo.

El desarrollo de estos ritmos depende de la interacciA?n organizada entre una multitud de cA�lulas nerviosas. En los A?ltimos aA�os otros estudios han demostrado que la supresiA?n de las oscilaciones del cerebro puede dificultar el aprendizaje, mientras que si se intensifican lo pueden mejorar. Los resultados publicados ahora pueden servir de base para futuras lA�neas de investigaciA?n enfocadas a tratamientos clA�nicos.