Este artículo de The Conversation explora la memoria, una capacidad esencial para almacenar y recuperar información a través de una red de neuronas interconectadas llamada engrama. Este concepto, introducido originalmente hace más de 100 años, ha sido revisado con avances modernos. La investigación actual utiliza tecnologías innovadoras para comprender cómo estas redes neuronales facilitan la memorización y el recuerdo.
La memoria es una habilidad esencial que nos permite integrar, retener y restaurar la información que encontramos. Esta función no la proporciona una estructura precisa del cerebro, sino un conjunto de neuronas conectadas en red y distribuidas en diferentes regiones. La memoria constituye la base de nuestra inteligencia y de nuestra identidad, reuniendo conocimientos y recuerdos.
El proceso de memoria comienza con la codificación, donde la información captada por los órganos sensoriales se transforma en rastros de memoria, llamados engramas. Estos engramas designan un grupo específico de neuronas que se activan en respuesta a una información, como un texto que acabas de leer, por ejemplo. Luego, durante la consolidación, esta información se fortalece para su almacenamiento a largo plazo. Finalmente, el recuerdo permite solicitar información en cualquier momento, permitiendo así adaptar el comportamiento en función de experiencias pasadas. El olvido ocurre cuando no hay acceso a esta información. Aunque la memoria puede adoptar diferentes formas, a menudo está respaldada por un engrama presente en varias regiones del cerebro. En este artículo volveremos a estas diferentes etapas de la vida de un recuerdo en el cerebro.
Un concepto antiguo reestudiado con técnicas modernas: el engrama
Los inicios de la comprensión de la memoria como cambios duraderos en el cerebro se remontan a Aristóteles y Platón, alrededor del año 350 a.C. El concepto científico de estas alteraciones fue iniciado hace más de 100 años por el biólogo alemán Richard Semon. Es él quien nombra y define el engrama como la base neuronal del almacenamiento y recuperación de recuerdos.
Los fundamentos de la investigación moderna sobre este tema se remontan a las influyentes ideas de Ramón y Cajal, un neurobiólogo español que ganó el Premio Nobel de Fisiología en 1906, argumentando que la experiencia cambia las conexiones neuronales. De hecho, conocemos desde mediados del siglo XX.mi siglo que la activación simultánea de células interconectadas fortalece sus conexiones. El reciente resurgimiento de los estudios sobre los engramas es consecuencia de los avances técnicos que ahora permiten apuntar con precisión a las neuronas, facilitando así su comprensión.
Una red neuronal de refuerzo
A la luz de estos hallazgos, ahora hemos podido perfeccionar nuestra comprensión de qué es un engrama. Básicamente, la creación de un engrama resulta del fortalecimiento de conexiones entre grupos de neuronas activas al mismo tiempo durante el aprendizaje. Las conexiones entre neuronas ocurren en una sinapsis, formada por la conexión entre dos extremos neuronales. Estas conexiones sinápticas dan como resultado la formación de grupos de neuronas que trabajan juntas: este es el engrama mismo. Así, cuando la información se almacena en el cerebro, ésta está representada por una red de neuronas interconectadas entre sí, pero que no necesariamente están ubicadas en la misma zona. Estas neuronas no son específicas de la memoria, y además de integrar el engrama, continúan interactuando dentro de diferentes redes para cumplir otras funciones.
Almacenar un recuerdo durante un largo período de tiempo provoca cambios que se manifiestan en varios niveles. Estos ajustes se caracterizan por un aumento en el número de extensiones neuronales, aumentando así el número de sinapsis y por tanto la conexión entre neuronas. Este fortalecimiento de las conexiones sinápticas aumenta la probabilidad de que un patrón de actividad neuronal que ocurrió durante el aprendizaje se reproduzca más tarde durante el recuerdo, facilitando así la recuperación del recuerdo. Para ilustrar este concepto de forma concreta, imaginemos haber pasado un tiempo en un campo de lavanda. La visión del color violeta o el olor a lavanda desencadenarán la activación de la red neuronal que estuvo activa durante tu caminata por este campo, reviviendo así tu memoria.
Este engrama puede adoptar diferentes estados, ya sea activo cuando recuerdas información o inactivo hasta que el recuerdo resurge. También puede no estar disponible, lo que significa que existe pero ya no puede ser activado por un estímulo externo.
Las etapas clave de la memoria: codificación, consolidación y recuperación.
Durante el aprendizaje es más probable que se recuerde información que se repite o que conlleva una fuerte carga emocional. Durante su integración en el cerebro, se produce una competencia entre neuronas en diferentes regiones del cerebro para ser reclutadas en la formación de un engrama. Las neuronas más activas ligadas a la información sensorial de la memoria ganan y se convierten en células de engrama. Esta coordinación entre neuronas activas fortalece las conexiones sinápticas entre estas neuronas, iniciando así la formación de la red que constituye el engrama.
Durante la consolidación, el engrama sufre una transformación desde su estado inicial inestable y sensible a un estado más duradero y resistente. Esta transición es posible gracias a ciertas proteínas esenciales para la actividad de las neuronas y sus conexiones. Este proceso ocurre durante el sueño, donde observamos una reactivación de las neuronas involucradas.
En presencia en nuestro entorno de elementos similares a los de la memoria, ésta puede entonces resurgir: esto es el recuerdo. Este proceso implica la reactivación del engrama. Durante el recuerdo, las neuronas que estaban activas durante el aprendizaje se reactivan. Pero al recuperarlo, el recuerdo puede volverse temporalmente inestable, desestabilizando el engrama que lo sostiene. Se pueden formar nuevas conexiones mientras que otras se pueden perder. Por ejemplo, cuando compartes un recuerdo con otra persona, lo estás describiendo con tu subjetividad, lo que puede hacer que el evento cambie de cómo realmente sucedió. Estas modificaciones pueden integrarse como parte de la propia memoria a través de su recuento o evocación.
Los recuerdos cambian con el tiempo.
Por tanto, el engrama no es inmutable. Un recuerdo también cambia con el tiempo dependiendo del grado de emoción asociado a él. Entonces podemos perder los detalles y quedarnos sólo con una sensación positiva o negativa dependiendo de la importancia que ese recuerdo tenga para nosotros. Considere un viejo recuerdo de unas vacaciones en la playa, donde sólo recuerda la agradable sensación de calidez, sin recordar detalles específicos como la fecha o la hora. A nivel cerebral, esto se traduce en una modificación en el número de neuronas y conexiones asociadas a esta memoria.
En cuanto al olvido, se trata de un fenómeno definido generalmente como la ausencia de manifestación conductual de un recuerdo, incluso si éste hubiera podido ser recordado con éxito con anterioridad. Por ejemplo, este descuido puede ocurrir cuando te preguntan la fecha de la muerte de Vercingétorix: aprendiste en el colegio que fue el año 46 a.C. AD, pero luego lo olvidaste porque quizás ya no tenía ninguna utilidad en tu vida.
El olvido también puede ser patológico y estar asociado a determinadas enfermedades como el Alzheimer. Incluso si la información es de verdadera importancia emocional, como el nombre de tus padres, una enfermedad puede impedirte acceder a ella. Según esta perspectiva, el olvido puede resultar de una degradación total del engrama, que conduce a la indisponibilidad de la memoria, o de un problema de recuerdo. Al ser el cerebro un órgano muy plástico, puede suceder que haya modificaciones sinápticas a nivel de un engrama, lo que lo desestabiliza y luego aumenta la probabilidad de olvido.
¿Recuerdos perdidos que pronto se encontrarán?
Sin embargo, esta remodelación no conduce necesariamente a un borrado completo de la memoria, sino más bien a un silenciamiento del engrama. Por ejemplo, se han observado engramas “silenciosos” en ratones amnésicos, y la reactivación artificial de estos engramas permite la recuperación de la memoria, mientras que las señales naturales del entorno no pueden hacerlo. Estos resultados sugieren que el olvido se debe a menudo a una imposibilidad de recuperar el recuerdo, más que a su borrado completo. Una de las hipótesis planteadas para las enfermedades que afectan a la memoria es que los recuerdos pueden permanecer silenciosos en lugar de perderse, estrictamente hablando.
Nuestro estudio, que se está publicando actualmente, utiliza herramientas en ratones para registrar la actividad directa de las neuronas que forman el engrama en diferentes etapas de su formación. Gracias a la actividad de estas neuronas y a las herramientas desarrolladas en colaboración con matemáticos, reconstruimos los mapas de conectividad funcional que definen el engrama. Esta conectividad corresponde a que podemos asociar la actividad de las neuronas grabadas con las acciones que realiza el ratón durante esta grabación. Así podemos seguir el engrama durante los procesos de aprendizaje, consolidación, recuerdo y olvido y estudiar su dinámica. A largo plazo, el objetivo sería aprovechar estos resultados para comprender mejor la adquisición, el almacenamiento y el uso de información en humanos y, así, facilitar potencialmente el tratamiento de la memoria y otras disfunciones cognitivas.
Maxime Villet, estudiante de doctorado en neurobiología del comportamiento, Universidad de la Costa Azul
Este artículo se vuelve a publicar desde The Conversation bajo una licencia Creative Commons. Lea el artículo original.
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