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SANTIAGO CANALS I NEUROCIENTÍFICO

“Ya es posible borrar memorias en animales”

El investigador del Instituto de Neurociencias de Alicante habla sobre los últimos avances en el conocimiento del cerebro y de la memoria

El investigador Santiago Canals
El investigador Santiago Canals

Silvio Rodríguez se asombraba hace ya muchos años de recordar hoy mariposas que ayer solo fueron humo. La memoria, como cantaba el músico cubano, se parece poco a un soporte que graba con fidelidad lo que sucede. Esa capacidad tiene mucho de proceso creativo y de selección que nos ayuda a adaptarnos al entorno, en ocasiones a costa de la realidad. Durante muchos años, la psicología que estudiaba nuestra curiosa forma de recordar consideró el cerebro una máquina dentro de una caja opaca. Se preocupaba por los efectos de su funcionamiento y trataba de actuar sobre ellos, pero no se ocupaba de sus engranajes. Desde la neurociencia, se ha trabajado para conocer esos mecanismos y se está avanzando en la integración de esas dos visiones, explicando los procesos fisiológicos detrás de los comportamientos que observamos.

Santiago Canals (Madrid, 1974), investigador del Instituto de Neurociencias de Alicante (CSIC), es un científico de prestigio internacional en el estudio de la memoria. Los trabajos en su laboratorio están mostrando la forma en que las experiencias reorganizan las redes de neuronas que sustentan las memorias y por el camino están ayudando a entender el funcionamiento de las adicciones que son, en el fondo, un fallo en ese sistema, que crea un recuerdo patológico de una sensación que nos atrapa. De estos temas habló durante su participación la semana pasada en los cursos internacionales CorBi en A Coruña.

Pregunta. Hay una visión en la cultura popular sobre el cerebro como una máquina en las que unas capacidades están en un hemisferio y otras en otro, que guarda las memorias en un lugar determinado… ¿La investigación ha refutado esta idea o hay algo de cierto?

Respuesta. Hay parte que se mantiene y parte que ha ido evolucionando. Por ejemplo, para el tipo de memoria que estudiamos en el laboratorio, se conoce hace tiempo una estructura cerebral fundamental que se llama hipocampo. Hay un caso famoso en el que a un paciente con epilepsia intratable por fármacos se le practicó una cirugía y le quitaron dos hipocampos bilaterales. Esta persona fue incapaz de almacenar nuevas memorias a partir de ese momento. Solo era capaz de recordar eventos pasados, que habían sucedido varios meses antes de la intervención, nada en ese periodo de dos meses antes y nada a partir de ese momento. Era una persona atrapada en el presente inmediato y el pasado remoto. Nada de lo que le ocurría se guardaba en memoria.

La adicción es una memoria patológica

A partir de ahí se supo que el hipocampo era fundamental para codificar la memoria episódica. También era evidente que las memorias de larga duración, ya consolidadas en el sistema, podían recuperarse, recordarse, en ausencia de esta estructura. Hoy en día el conocimiento sobre cuál es la contribución exacta del hipocampo en la memoria todavía es incompleto. No obstante, sabemos que la memoria requiere la participación de numerosas áreas cerebrales, que la interacción y el intercambio de información entre grandes grupos de neuronas es necesario para incorporar nuevas piezas de información a nuestra memoria, y que una vez incorporados, la interacción entre regiones cerebrales vuelve a ser fundamental para determinar la duración de la memoria, o sus connotaciones positivas o negativas. Estas interacciones entre grupos neuronales, que son el objeto principal de nuestra investigación, ocurren entre regiones cerebrales superiores, como la corteza cerebral y el hipocampo, pero también involucran regiones subcorticales evolutivamente más primitivas, como el estriado, el núcleo acumbens o la amígdala.

P. ¿Qué hacen en su laboratorio?

R. Tratamos con aspectos básicos de la memoria: Cómo codifica el sistema la información y la almacena en forma de memoria, qué es necesario para que esto suceda, qué partes del cerebro toman parte inicialmente en la codificación, después en la consolidación que hace que un recuerdo perdure más que otros y finalmente qué mecanismos emplea el sistema para recuperar la información almacenada, para recordar. Para todo eso utilizamos técnicas de imagen cerebral combinadas con registros electrofisiológico de actividad neuronal y test comportamentales. Nuestro trabajo indica que la memoria se almacena en forma de actividad colectiva en un número muy alto de neuronas. Las neuronas en el cerebro se organizan en redes tremendamente complejas, algunas de ellas son excitadoras y aumentan la actividad en la red y codifican información. Otras son inhibitorias y pensamos que su función principal es regular el flujo de información en estas redes. Las neuronas a nivel individual intercambian información por medio de unas estructuras especializadas llamadas sinapsis. Durante el aprendizaje o la formación de una memoria, las sinapsis en un grupo elevado de neuronas se activan de forma conjunta y repetida, y al hacerlo se refuerzan o potencian de forma más o menos permanente. De esta forma las sinapsis pueden modificarse de forma plástica para acomodar nueva información. Cuando la modificación sináptica es permanente, decimos que se ha consolidado una memoria a largo plazo. Cuando el fenómeno contrario ocurre, olvidamos. En ocasiones olvidar puede ser una ventaja, como sucede con las memorias traumáticas o las memorias asociadas al consumo de drogas. En el laboratorio también estudiamos estos casos y su posible aplicación clínica

P. En las memorias patológicas, como el caso de las adicciones, ¿qué posibilidad habría de modificarlas o eliminarlas para cambiar esa memoria adquirida?

Interesa poder cambiar el valor de las memorias negativas para que no lo sean

R. Existen posibilidades reales. En el laboratorio estamos desarrollando una estrategia pionera para ello. Primero estudiamos la actividad cerebral global empleando técnicas de imagen no invasivas por resonancia magnética. Con esta información construimos redes funcionales y estudiamos su arquitectura, eficiencia para transmitir información y equilibrio. Para entenderlo más fácilmente, podemos imaginar el cerebro como un conjunto de nodos conectados en una red por medio de gomas elásticas. Si tiras más de un nodo, la tensión se propaga en la red y la deforma en su conjunto. Es decir, una alteración cerebral, aunque sea local, va a propagar sus efectos en cascada afectando el equilibro global. En condiciones normales, sanas, tenemos un equilibrio en la red, y pequeñas deformaciones de la misma son absorbidas y reajustadas por el conjunto de conexiones elásticas. Si el equilibrio sano se pierde como consecuencia de una lesión, o la adicción a una droga como en los estudios que realizamos en el laboratorio, el sistema se desequilibra de forma drástica y trata de buscar un nuevo estado de equilibro, uno en el que la red elástica está deformada, un estado al que llamamos patológico. Lo que hacemos en nuestro laboratorio es identificar las regiones cerebrales que son fundamentales o críticas en este cambio de organización e influir sobre ellas para tratar de resintonizar las redes y devolverlas a su estado funcional sano. Para hacerlo modificamos la actividad en grupos concretos de neuronas, o los pesos sinápticos de sus conexiones.

P. ¿Cómo buscan esa resintonización?

R. Esto lo hacemos a nivel experimental, en modelos animales, con técnicas de optogenética y farmacogenética que nos permiten influir de forma muy específica sobre tipos neuronales o conexiones concretas. Estas técnicas requieren introducir manipulaciones genéticas en los sujetos para posteriormente poder influir sobre su actividad neuronal por medio de haces de luz o compuestos químicos. Por el momento no están disponibles para su uso en humanos, así que también empleamos técnicas que se puedan trasladar a la clínica de forma más directa, como la estimulación cerebral profunda. Con esta técnica podemos estimular con pequeñas corrientes eléctricas ciertos núcleos cerebrales a frecuencias específicas y estudiar cómo cambia el equilibrio que se había perdido en la red cerebral.

P. ¿Será posible borrar memorias traumáticas?

La estimulación cerebral profunda se puede emplear para tratar las adicciones

R. Por ahora, quizá es posible en modelos animales. Se ha mostrado algo parecido con memorias aversivas asociadas a un determinado contexto espacial. En estos experimentos el animal recibe un estímulo negativo cuando explora una caja con una decoración determinada. El animal asocia ambos estímulos, el contexto en el que recibe el estímulo negativo y la sensación generada por el estímulo. Al hacerlo crean una memoria asociativa aversiva. A nivel neuronal lo que ha sucedido es que un grupo de neuronas del hipocampo se ha coactivado relacionando ambos estímulos. Cuando este grupo de neuronas al que llamamos engrama se activa de manera artificial, por medio por ejemplo de un haz de luz, podemos evocar en el animal la respuesta aversiva, podemos reactivar la memoria. Podemos reactivarla incluso aunque el animal esté físicamente en un contexto distinto al que asoció el estímulo aversivo. De la misma manera, si se realiza una reactivación de la memoria aversiva pero ahora se empareja con un estímulo positivo, apetitivo, podemos eliminar la connotación negativa de la memoria, podemos cambiar la valencia de la memoria almacenada. Es decir, el mismo engrama de neuronas del hipocampo que tenía un valor negativo para el individuo, deja de tenerlo.

P. ¿Se puede borrar una memoria completamente?

R. Es una posibilidad, pero la memoria tiene muchas dimensiones y quizá eliminar por completo el rastro de una memoria no sea sencillo. En cualquier caso, parece más interesante poder cambiar el valor de las memorias como hemos comentado anteriormente, cuando estas son negativas, y más aún intentar recuperar las memorias perdidas o fortalecer las nuevas, especialmente las que se adquieren a edades ya avanzadas. Este es el objetivo de muchas líneas de investigación que, como la nuestra, pretenden contribuir al entendimiento de los mecanismos básicos que regulan el intercambio de información entre las distintas poblaciones neuronales que participan en los procesos de codificación, consolidación y recuperación de la memoria.

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