Claves neurológicas de la persistencia de la memoria

Neurocientíficos han descubierto una conexión crucial que mantiene la memoria a largo plazo, ofreciendo nuevas pistas sobre cómo funcionan los recuerdos.

Por: Redacción

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Un equipo de científicos ha realizado un descubrimiento crucial sobre cómo el cerebro retiene los recuerdos a largo plazo. Han identificado la molécula KIBRA, que actúa como un "pegamento" para anclar la PKMζ, una enzima fundamental para fortalecer las conexiones sinápticas entre neuronas. Esta interacción garantiza que los recuerdos no se pierdan a medida que las proteínas cerebrales se degradan y regeneran, ofreciendo una comprensión más profunda de la estabilidad de la memoria. Estos hallazgos han sido publicados en Science Advances.

El enigma de la persistencia de la memoria

Durante años, una pregunta ha intrigado a los neurocientíficos: ¿cómo pueden los recuerdos durar años, incluso décadas, si las moléculas de nuestro cerebro se reemplazan constantemente? Las neuronas almacenan información en la fuerza de las sinapsis; sin embargo, las proteínas y moléculas en esas sinapsis son inestables y se degradan en pocos días. Esto plantea un enigma: si los componentes básicos de la memoria son tan efímeros, ¿qué permite mantener los recuerdos a largo plazo?

La hipótesis de que ciertas interacciones moleculares podrían proporcionar estabilidad al almacenamiento de la memoria existe desde 1984, cuando Francis Crick propuso que las interacciones continuas entre proteínas podrían mantener la fuerza sináptica con el tiempo. Este nuevo estudio busca explorar esta hipótesis a fondo, centrándose en el papel de la PKMζ y cómo su interacción con otra molécula, la KIBRA, podría contribuir a la estabilidad de la memoria a largo plazo.

El Dr. Todd C. Sacktor, distinguido profesor de la Universidad de Ciencias de la Salud SUNY Downstate y autor principal del estudio, explica su motivación: desde niño se interesó por la memoria y la búsqueda de los mecanismos fundamentales de este proceso. Su interés lo llevó a concentrarse en el fortalecimiento persistente de las sinapsis durante el aprendizaje, culminando con el descubrimiento de la PKMζ, una enzima que fortalece las conexiones sinápticas. Para que la memoria dure años, más allá de la vida útil de las moléculas individuales, la PKMζ necesitaba una "pareja", lo cual es precisamente el descubrimiento presentado en este artículo.

Por otro lado, el Dr. André Fenton, profesor de neurociencia de la Universidad de Nueva York y otro de los investigadores principales, se sintió atraído por esta investigación debido a su interés en los procesos fundamentales que subyacen a nuestra experiencia subjetiva. Fenton destaca la importancia de la memoria no solo para almacenar eventos pasados, sino también para generar expectativas y creencias que influyen en experiencias futuras.

Descifrando el código de la memoria

Para explorar la conexión entre KIBRA y PKMζ, los investigadores utilizaron ratones machos de laboratorio. Realizaron una serie de experimentos con cortes de hipocampo (una región cerebral crítica para la memoria), empleando técnicas como ensayos de ligación de proximidad y microscopía confocal para visualizar las interacciones moleculares entre KIBRA y PKMζ.

Además, utilizaron ratones modificados genéticamente que carecían de PKMζ para observar las diferencias en el mantenimiento de la memoria. También se realizaron pruebas conductuales, como tareas de memoria espacial, para evaluar el impacto de la interrupción de la interacción KIBRA-PKMζ en la retención de la memoria.

Un experimento clave implicó la aplicación de un fármaco llamado ζ-stat, que bloquea la interacción entre KIBRA y PKMζ, para determinar si esto afectaba la estabilidad de la potenciación sináptica y la memoria a largo plazo. Otro experimento introdujo un péptido llamado K-ZAP, que imita el sitio de unión de KIBRA e interfiere con su capacidad para anclar PKMζ, probando aún más la importancia de esta interacción.

La función de KIBRA como marcador sináptico persistente

El estudio encontró evidencia de que KIBRA juega un papel vital en la estabilización de PKMζ en las sinapsis, creando efectivamente un "marcador sináptico persistente" que ayuda a mantener la memoria a largo plazo. Cuando las sinapsis se activan durante el aprendizaje, KIBRA se une a ellas y ayuda a mantener la PKMζ unida. Esta conexión asegura que las sinapsis permanezcan fuertes, incluso cuando otros componentes moleculares se degradan y reemplazan.

Específicamente, al bloquear la interacción KIBRA-PKMζ con ζ-stat, se revirtió la potenciación de las sinapsis previamente fortalecidas durante el aprendizaje. Este efecto fue selectivo, impactando solo las sinapsis activadas involucradas en la formación de la memoria. En las pruebas conductuales, la interrupción de la interacción KIBRA-PKMζ en ratones también provocó una pérdida de memoria a largo plazo. Este efecto no se observó en ratones modificados genéticamente que carecían de PKMζ, confirmando que la interacción de KIBRA con PKMζ es esencial para el mantenimiento de la memoria.

Más allá de la memoria a corto plazo

Los investigadores descubrieron que esta interacción molecular no solo es importante para la memoria a corto plazo, sino que puede mantener la memoria durante semanas. Incluso cuando la PKMζ se degradaba con el tiempo, los complejos KIBRA-PKMζ permanecían en las sinapsis, sugiriendo que nuevas moléculas de PKMζ continúan sintetizándose e incorporándose en las mismas ubicaciones sinápticas, permitiendo que los recuerdos persistan mucho después del aprendizaje inicial. Esta interacción persistente explica cómo la memoria puede durar toda la vida, un misterio que ha intrigado a la humanidad desde tiempos de Platón.

Fenton explica que la memoria es el resultado de un proceso bioquímico activo y continuo en el que la acción de la PKMζ, una proteína catalizadora persistentemente activa, se dirige a las conexiones activadas por la experiencia dentro de las neuronas. La KIBRA, al acumularse en las conexiones activadas, dirige la acción de la PKMζ a esas ubicaciones específicas. El complejo KIBRA-PKMζ persiste incluso cuando los componentes proteicos individuales se reemplazan continuamente.

Conclusiones

A pesar de la evidencia contundente, el estudio presenta ciertas limitaciones. No todos los tipos de memoria podrían depender de esta interacción molecular. Por ejemplo, algunos tipos de memoria, como la memoria de miedo contextual, se mantienen a través de mecanismos independientes de PKMζ. Además, aunque KIBRA ayuda a explicar cómo los recuerdos pueden durar años a pesar de la renovación molecular, el estudio no explica completamente cómo comienza el proceso de formación de la memoria, específicamente cómo se recluta inicialmente KIBRA a las sinapsis involucradas en la formación de la memoria.

Los investigadores planean explorar las posibles aplicaciones de sus hallazgos para el tratamiento de trastornos relacionados con la memoria. Los fármacos que se dirigen a este proceso podrían usarse para mejorar la memoria en afecciones como la enfermedad de Alzheimer o para debilitar recuerdos dañinos en afecciones como el trastorno de estrés postraumático.

Este estudio representa un gran avance en la comprensión de los mecanismos biológicos de la memoria a largo plazo, abriendo nuevas vías para la investigación y el desarrollo de tratamientos para enfermedades neurodegenerativas y trastornos mentales.

Fuentes y recursos de información

Panayiotis Tsokas et al. (2024). KIBRA anchoring the action of PKMζ maintains the persistence of memory. Science Advances. 10(26). DOI: 10.1126/sciadv.adl0030

Equipo editorial y de curación de contenidos de Actualidad en Psicología