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Los científicos recuperan recuerdos perdidos utilizando optogenética
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Los científicos recuperan recuerdos perdidos utilizando optogenética

Los recuerdos que se han "perdidos" como resultado de la amnesia se pueden recuperar mediante la activación de las células del cerebro con luz.

En un artículo publicado hoy en la revista Science, los investigadores del MIT revelan que fueron capaces de reactivar recuerdos que otra manera no podrían ser recuperados, usando una tecnología conocida como optogenética.

El hallazgo responde a una pregunta ferozmente debatido en neurociencia sobre la naturaleza de la amnesia, según Susumu Tonegawa, profesor Picower en el Departamento de Biología del MIT y director del Centro RIKEN-MIT en el Instituto Picower para el Aprendizaje y la Memoria, que dirigió la investigación por autores principales Tomás Ryan, Dheeraj Roy y Michelle Pignatelli.

Investigadores han Neuroscience durante muchos años debatido si la amnesia retrógrada - que sigue traumáticas de lesiones, estrés o enfermedades como el Alzheimer - es causada por el daño a las células específicas del cerebro, es decir, una memoria no pueden ser almacenados, o si el acceso a la memoria es de alguna manera bloqueado, impidiendo su recuperación.

"La mayoría de los investigadores han favorecido la teoría de almacenamiento, pero hemos demostrado en este documento que esta teoría mayoritaria es probablemente equivocado", dice Tonegawa. "Amnesia es un problema de deterioro de recuperación".

Investigadores de la memoria previamente han especulado que en algún lugar de la red cerebral es una población de neuronas que se activan durante el proceso de adquisición de una memoria, causando soportando cambios físicos o químicos.

Si estos grupos de neuronas son posteriormente reactivado por un disparador tal como la vista o el olor particular, por ejemplo, toda la memoria se recuerda. Estas neuronas son conocidas como "células de engramas de memoria."

Arrojando luz

En 2012 el grupo de Tonegawa utiliza optogenética - en el que se añaden proteínas a las neuronas para que puedan ser activados con la luz - de demostrar por primera vez que una población de neuronas como existe de hecho en un área del cerebro llamada hipocampo.

Sin embargo, hasta ahora nadie ha sido capaz de demostrar que estos grupos de neuronas sufren cambios químicos duraderos, en un proceso conocido como la consolidación de la memoria. Uno de esos cambios, conocido como "potenciación a largo plazo" (LTP), implica el fortalecimiento de las sinapsis, las estructuras que permitan a grupos de neuronas para enviar señales a la otra, como resultado de aprendizaje y experiencia.

Para averiguar si estos cambios químicos en efecto, se llevan a cabo, los investigadores primero identificaron un grupo de células en el hipocampo de engramas que, cuando se activa el uso de herramientas optogenética, fueron capaces de expresar un recuerdo.

Cuando a continuación, registraron la actividad de este grupo particular de células, se encontraron con que las sinapsis que conectan ellos se habían fortalecido. "Hemos sido capaces de demostrar por primera vez que estas células específicas - un pequeño grupo de células en el hipocampo - se habían sometido a este aumento de la fuerza sináptica", dice Tonegawa.

Luego, los investigadores intentaron descubrir lo que sucede a los recuerdos sin este proceso de consolidación. Mediante la administración de un compuesto llamado anisomicina, que bloquea la síntesis de la proteína dentro de las neuronas, inmediatamente después de los ratones habían formado una nueva memoria, los investigadores fueron capaces de evitar que las sinapsis de fortalecimiento.

Cuando regresaron un día después e intentaron reactivar la memoria utilizando un disparador emocional, que pudieron encontrar ningún rastro de ella. "Así que, aunque las células de engramas están ahí, sin síntesis de proteínas esas sinapsis de células no se fortalecen, y la memoria se pierde", dice Tonegawa.

Pero sorprendentemente, cuando los investigadores luego reactivar las células de engramas síntesis bloqueado proteínas usando herramientas optogenética, encontraron que los ratones mostraron todos los signos de recordar la memoria en su totalidad.

"Si el resultado recuperación de la memoria con el recuerdo naturales desencadena en un animal anisomicina tratados, será amnésico, no se puede inducir recuperación de la memoria", dice Tonegawa. "Pero si usted va directamente a las células de engramas que devengan putativos y las activa con la luz, puede restaurar la memoria, a pesar de que no ha habido ningún LTP."

"Pionera de papel"

Otros estudios llevados a cabo por el grupo de Tonegawa demostraron que las memorias no se almacenan en las sinapsis reforzadas por la síntesis de proteínas en las células de engramas individuales, pero en un circuito, o "vía" de múltiples grupos de células de engramas y las conexiones entre ellos.

"Estamos proponiendo un nuevo concepto, en el que hay una vía celular engrama conjunto, o circuito, para cada memoria", dice. "Este circuito abarca múltiples áreas del cerebro y de los conjuntos de células engrama en estas áreas están conectadas específicamente para un recuerdo en particular."

La investigación se disocia los mecanismos utilizados en el almacenamiento de memoria de los de recuperación de la memoria, de acuerdo con Ryan. "El fortalecimiento de la sinapsis de engramas es crucial para la capacidad del cerebro para acceder o recuperar esos recuerdos específicos, mientras que las vías de conectividad entre las células de engramas permite la codificación y almacenamiento de la información de la memoria en sí", dice.

Los cambios en la fuerza sináptica y en las propiedades de la columna vertebral se han asociado con el aprendizaje y la memoria, de acuerdo con Alcino Silva, director del Centro Integral para el Aprendizaje y la Memoria en la Universidad de California en Los Ángeles. "Este trabajo pionero sugiere que estos cambios pueden no ser tan crítico para la memoria como se pensaba, ya que bajo ciertas condiciones, parece ser posible alterar estos cambios y todavía preservar la memoria", dice. "En lugar de ello, parece que pueden ser necesarios estos cambios para la recuperación de la memoria, un proceso misterioso que hasta ahora ha eludido los neurocientíficos."


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