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Cerebros de plastilina: ¿es posible conseguir una “supermemoria”?

Por Sandra Jurado Sánchez (CSIC)*

Ilustración de Silvia Jurado Sánchez

       Ilustración de Silvia Jurado Sánchez

En estas fechas de junio ya casi se pueden tocar las tan ansiadas vacaciones… Durante este mes, miles de estudiantes se han tenido que enfrentar a los exámenes de fin de curso, a la temida EBAU (antes Selectividad o PAU) o incluso a los exámenes de recuperación. En estas semanas el alumnado pone a prueba su templanza, pero sobre todo su memoria y conocimiento. Algunos demuestran una excelente capacidad de retención de manera innata (o, más probablemente, producto del trabajo continuado durante el curso), mientras que otros creen “conveniente” mejorar sus posibilidades con la ayuda de suplementos alimenticios. También hay quienes, dudando de su propia capacidad, se dedican al diseño de complejas formas de outsourcing intelectual o “chuletas” de última generación.

En estos momentos de incertidumbre, qué no daríamos por conocer los secretos de la memoria: ¿cómo aprendemos?, ¿cómo se forman nuestras memorias y recuerdos? Y sobre todo, ¿cómo podemos potenciar estas capacidades y generar una “supermemoria”? El cerebro guarda la clave de estos misterios, y la neurociencia, la ciencia encargada de estudiar el funcionamiento cerebral, trabaja sin descanso para entenderlos.

El desarrollo temprano durante la infancia es un momento crítico para el aprendizaje, pero las personas adultas seguimos aprendiendo y formando recuerdos sin que se produzcan cambios significativos en nuestro volumen cerebral. Una posible estrategia del cerebro adulto para codificar nueva información implicaría remodelar las conexiones neuronales ya existentes en función de su frecuencia de uso. Por ejemplo, consideremos el aprendizaje de un instrumento musical principalmente adquirido a través de constante repetición. Aquellos contactos neuronales o sinapsis que comienzan a emplearse con mayor frecuencia podrían verse potenciados, mientras que si abandonamos el entrenamiento, estos contactos o conexiones podrían comenzar a debilitarse, llegando incluso a desaparecer. Los puntos de contacto entre neuronas, o sinapsis, son regiones extremadamente flexibles que tienen la capacidad de responder a distintas necesidades según los estímulos que reciben, potenciándose o debilitándose en función de la frecuencia de uso durante un proceso conocido  como plasticidad sináptica.

El concepto del cerebro como una estructura plástica se introduce por primera vez en el siglo XIX por el psicólogo estadounidense William James, y posteriormente es asimilado por los padres de la neurociencia moderna, con su máximo exponente en la figura de Santiago Ramón y Cajal. Meticulosas observaciones de las redes neuronales en cerebros embrionarios convencieron a Cajal de que el tejido neuronal era lo suficientemente flexible como para permitir la formación y desaparición de conexiones dependiendo del momento del desarrollo, y que posiblemente esta flexibilidad se encontrara en la base de la formación de memorias y recuerdos en el cerebro adulto.

Dibujo de corteza cerebelosa realizado por Santiago Ramón y Cajal en 1904. / Ministerio de Ciencia, Innovación y Universidades

Dibujo de corteza cerebelosa realizado por Santiago Ramón y Cajal en 1904. / Ministerio de Ciencia, Innovación y Universidades

Aunque plausible e interesante, la plasticidad cerebral acabó siendo un concepto puramente teórico. Habría que esperar hasta principios de los años setenta para que los investigadores Timothy Bliss y Terje Lømo, de la Universidad de Oslo, detectaran por primera vez un fenómeno de plasticidad sináptica. Así, lograron demostrar que en respuesta a un aumento de la frecuencia de estimulación, la fuerza de las sinapsis en el hipocampo, una región cerebral importante para la memoria y afectada severamente en la enfermedad de Alzheimer, aumentaba muy rápidamente: ¡en cuestión de segundos podía aumentar hasta un 200%! Lo más importante era que estas conexiones permanecían potenciadas durante horas. Este aumento en la frecuencia de estimulación en el laboratorio mediante técnicas de electrofisiología in vivo pretendía mimetizar el aumento de la actividad de determinadas conexiones durante el proceso de aprendizaje. El resultado fue que estas conexiones eran capaces de adaptarse muy rápidamente y facilitarse tal y como se venía especulando desde el siglo XIX.

Este hallazgo revolucionó la neurociencia, ya que proporcionaba evidencias experimentales para el concepto de plasticidad cerebral, que hasta entonces era una mera hipótesis. En los años sucesivos, numerosos laboratorios profundizaron en el estudio de la plasticidad sináptica y, gracias al avance de las técnicas de biología molecular, electrofisiología y microscopía, se pudieron identificar diferentes moléculas claves para este fenómeno neuronal.

La identificación de estas moléculas abre la puerta al diseño de nuevas estrategias y fármacos destinados a potenciar los procesos cognitivos, principalmente en individuos afectados por patologías que afectan a la memoria, como las enfermedades neurodegenerativas. Aunque la tan ansiada “píldora de la memoria” aún está fuera de nuestro alcance, es intrigante pensar qué efectos podrían provocar estos fármacos en individuos sanos. Intuitivamente podríamos imaginar la aparición de una “supermemoria”. Sin embargo, es probable que llegar a obtenerla no sea tan sencillo. Consideremos que el efecto de estos fármacos, aún en vías de desarrollo, podría ser diferente en un cerebro sano y en un cerebro afectado por neurodegeneración, en donde el entorno neuronal se ve profundamente alterado con la aparición de agregados moleculares inexistentes en situaciones normales. En este escenario, es esperable que el uso de fármacos que modulan moléculas cuyo efecto es predominante en el cerebro enfermo no tendría por qué afectar positivamente a las capacidades de memoria de un cerebro saludable que carece de estas dianas.

Todas estas cuestiones han de ser analizadas meticulosamente, incluyendo la reflexión acerca de si es necesario desarrollar una “píldora para la memoria” en un mundo en donde gran parte de nuestros recuerdos se almacenan de manera digital. Tal vez mucha memoria no suponga ya una ventaja pues, como dijo Nietzsche, “la buena memoria es a veces un obstáculo al buen pensamiento”.

* Sandra Jurado Sánchez es investigadora en el Instituto de Neurociencias de Alicante, del CSIC y la Universidad Miguel Hernández. Más sobre su trabajo en: https://www.juradolab.com/

Soñamos para… ¿no volvernos locos?

óscar herreras 70Por Óscar Herreras (CSIC)*

Desde que el ser humano se pregunta sobre sí mismo, uno de los grandes misterios que han generado todo tipo de teorías es por qué soñamos. Todos los mamíferos sueñan, cuestión que deberían tener en cuenta los interpretadores de sueños y otras parafernalias… Y quienes confían en ellos. Soñar es una propiedad del cerebro, y la neurofisiología moderna nos da unas claves sencillas para deshacer el gran misterio sin recurrir a teorías estrambóticas.

Veamos. Todos tenemos claro que guardamos enormes cantidades de información cada día y que almacenamos en forma de recuerdos. Cada objeto, sea físico, como una mesa, abstracto, como un color, subjetivo, como una creencia, o imaginario, como un superhéroe, se representa en el cerebro de cada persona (u otro animal, insisto) como un grupo concreto de interruptores eléctricos (las sinapsis) entre neuronas de distintas partes de la corteza cerebral. Un recuerdo no es más que un grupo de objetos relacionados, vividos u observados a la vez. Cuando se activa un grupo de sinapsis, reconoces el objeto; cuando se activan varios grupos distintos en una secuencia, tienes un recuerdo.

Neuronas

Neuronas del hipocampo. /Almudena Fuster Matanzo. FOTCIENCIEA9

¿Cuál es la relación entre los recuerdos y el sueño? Pues los sueños no son sino la manifestación de un mecanismo biológico por el que parte de esa información se elabora y graba en el cerebro y podrá ser utilizada más tarde. Durante el día se guardan temporalmente en unas neuronas ‘de paso’, y por la noche (o cuando puedas), mientras duermes, se descargan definitivamente, como la memoria RAM (de lectura/escritura y volátil) y la memoria ROM (solo de lectura y permanente) de un ordenador.

Las neuronas pueden establecer nuevos contactos sinápticos con otras, y eso es lo que ocurre cuando observas/vives un objeto nuevo o una experiencia. Esto fue comprobado en experimentos con ratones tras ser entrenados en diversas tareas, según publicó la revista Science en 2014. Solo si se les permitía dormir tras la ejecución de las mismas se podían observar estas nuevas sinapsis.

También se pueden poner en funcionamiento sinapsis ya existentes que no estaban siendo utilizadas, posiblemente en la fase de sueño lento. ¿Cómo se ponen en juego estas sinapsis ‘silenciosas’? Simplemente haciendo fluir pulsos eléctricos desde las neuronas ‘RAM’ hacia ellas. Es el proceso denominado  ‘consolidación sináptica’. Pero en ese proceso, es inevitable que la activación de nuevas sinapsis provoque a su vez pulsos eléctricos en las neuronas que las albergan, que son enviados a otros grupos de sinapsis ya existentes y que representaban uno o varios objetos grabados anteriormente.

/xioubin low

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¿Te imaginas si este proceso lo hicieras despierto? Cada vez que vieras el color rojo podrías ‘activar’ objetos de otros recuerdos anteriores en los que este color era esencial, y estos a otros, y así en una cadena sin sentido de objetos pregrabados que te harían creer que estás alucinando, literalmente, viendo objetos que no estás viendo o viviendo escenas que no ocurren. Mejor hacerlo dormidos, ¿no?

 

*Óscar Herreras es investigador del Instituto Cajal del CSIC, en el  Laboratorio de Neurofisiología Experimental y Computacional.

 

Las trampas de la memoria

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Por Gustavo Ariel Schwartz

La memoria no sólo no es fotográfica sino que ni siquiera es muy fiable. Tampoco es fija ni permanente. La memoria se reescribe cada vez que la evocamos; y lo que recordamos es la versión de la última evocación. Los recuerdos se incorporan en nuestro cerebro modificándolo, reforzando unas conexiones y alterando otras; pero nunca se fijan de manera indeleble. Si bien nuestra comprensión acerca de los mecanismos de la mente es todavía limitada y quedan aún por resolver numerosas cuestiones, algunos experimentos muestran que la memoria, más que fotográfica es relacional, y que la información que ’recordamos‘ depende fuertemente de cómo intentamos acceder a ella.

Mente

La información que ‘recordamos’ de hechos del pasado depende fuertemente de cómo intentamos acceder a ella. / Wikipedia

En un experimento se le mostró a un grupo de personas un vídeo de un choque entre dos coches. Pasados unos minutos, se les preguntó a los participantes a qué velocidad creían que iban los coches. Sorprendentemente, la respuesta depende de que la pregunta contenga la palabra “choque” o no. Si se les pregunta “¿A qué velocidad iban los coches cuando chocaron?”, la respuesta es sistemáticamente más alta (iban más rápido) que para la pregunta “¿A qué velocidad circulaban los coches?”. Incluso en el primer caso, algunos participantes aseguraron haber visto cristales rotos cuando en realidad no había ninguno.

Estas cuestiones acerca del funcionamiento de la mente adquieren una especial relevancia, por ejemplo, en el caso de testigos judiciales. ¿Es confiable el relato de un testigo? ¿Dependerá este relato de cómo se formulen las preguntas? Sin lugar a dudas, es algo que jueces, fiscales y abogados deberían tener en cuenta.

 

Gustavo Ariel Schwartz es científico del CSIC en el Centro de Física de Materiales, dirige el Programa Mestizajes y mantiene un blog sobre Arte, Literatura y Ciencia.