Identifican una enzima «reguladora» del aprendizaje y la memoria

Representación del cerebro humano./
Representación del cerebro humano.

Científicos de la UC Riverside han analizado el papel de la HDAC6 para moscas de la fruta, cuyos resultados se extrapolarían a humanos

DANIEL CABORNEROMADRID

Las proteínas actúan de forma importante en el proceso de aprendizaje de los animales, cuya reacción hacia olores, alimentos y otros estímulos depende en gran medida de las experiencias pasadas y cómo se han introducido en su memoria. Las conexiones entre neuronas (o sinapsis cerebral) se alteran durante tal memorización y la comunidad científica aún busca aclarar si eso ayuda en la formación de más recuerdos.

Nuestro bienestar puede reducirse debido a la pérdida del aprendizaje y de la memoria, a causa del mero envejecimiento o de ciertas enfermedades neurodegenerativas como esclerosis lateral amiotrófica, Parkinson, Alzheimer o Huntington. Por eso un equipo de investigadores de la Universidad de California en Riverside (Estados Unidos) ha centrado esfuerzos en estudiar una específica enzima llamada inhibidor de la deacetilasa de la histona 6 (HDAC6).

Los resultados, publicados recientemente en la revista Cell Reports, han identificado el papel que desempeña dicha enzima en el aprendizaje de moscas de la fruta ('Drosophila melanogaster'), un organismo que se analiza como modelo común y extrapolable a humanos. Su indagación ha detallado que la HDAC6 actuaría como un "regulador" para aumentar o disminuir cualquier señal, a través de las sinapsis, a medida que un animal aprende algo nuevo.

Este equipo científico ha sido dirigido por Anandasankar Ray, profesor asociado de la UC Riverside, a fin de llevar más lejos el ya amplio estudio sobre histonas deacetilasas (HDAC). Éstas se han visto como dianas de fármacos en patologías como la ELA, pero se sabe menos sobre su rol en neuronas sanas. Por ende, "saber que la HDAC6 tiene un papel en el aprendizaje en el modelo de la mosca de la fruta puede ayudar en el futuro si funciona de la misma manera en humanos", según Ray, quien ha añadido que podrían utilizarse "fármacos de moléculas pequeñas que ya se sabe que bloquean la actividad de la enzima para tratar el trastorno de estrés postraumático".

Cómo saber qué piensa una rata

En el experimento de Ji, una rata caminó a lo largo de una pista, hacia adelante y hacia atrás. Tras un periodo de descanso, caminó por la misma pista de nuevo; pero cuando el animal se acercó al final de la pista, recibió una leve descarga. Habiendo descansado por segunda vez, se puso a la rata en la pista; cuando se acercó al final donde había recibido antes la pequeña descarga, la rata se detuvo y volvió sobre sus pasos, evitando cruzar el temible camino.

"Antes de que una rata caminara por estas vías la primera vez, insertamos diminutas sondas en su hipocampo para registrar las señales eléctricas generadas por grupos de neuronas activas. Al registrar estas señales cerebrales mientras el animal caminaba por la pista por primera vez, pudimos examinar los patrones que surgieron en su cerebro: podíamos ver qué patrones estaban asociados con cada ubicación en la pista, incluyendo el lugar en el que el animal se vio sorprendido más tarde", ha relatado Ji.

"Como la rata giró y evitó pisar el final de la pista después de las descargas, podemos suponer razonablemente que el animal está pensando en el lugar donde se vio sorprendido por la descarga en el momento preciso en que deja de caminar y se da la vuelta. Nuestras observaciones confirmaron esta idea", ha agregado.

Cuando los investigadores, en colaboración con el coautor Caleb Kemere (en la Universidad de Rice), observaron la actividad cerebral en lugar de las neuronas en este momento, encontraron que los patrones de picos correspondientes a la ubicación en la que la rata había recibido el choque volvieron a surgir, aunque esta vez el animal solo se paraba y pensaba en la ubicación.

"Curiosamente, a partir de la actividad cerebral podemos decir que el animal estaba 'viajando mentalmente' desde su ubicación actual hasta el lugar del choque. Estos patrones correspondientes al lugar del choque resurgieron justo en el momento en que se recuerda un recuerdo específico", ha apuntado Ji.

"Si interrumpimos el patrón, ¿el animal evitará todavía entrar en la zona que había aprendido a evitar? También estamos interesados en determinar cómo otras partes del cerebro, como las involucradas en la toma de decisiones, puede emplear los patrones de saturación de las neuronas de lugar en el hipocampo" ha planteado Ji.

Incluso se podrían emplear medicamentos que realzasen la actividad de tal enzima para mejorar la memoria a medida que alguien envejeciera o desarrollase una enfermedad neurodegenerativa. Además de Ray, los otros autores han sido Sarah Perry, exalumna del programa de Genética, Genómica y Bioinformática de UC Riverside, y Beril Kiragasi junto a Dion Dickman, ambos de la Universidad del Sur de California (EE UU).

Inquietud por los malos recuerdos

La inquietud por descifrar recuerdos también ha guiado a otro equipo de investigadores en el Colegio de Medicina Baylor y la Universidad Rice, en EE UU, para revelar los patrones de actividad eléctrica cerebral en ratas y que estarían asociados con memoria concreta, en su caso una experiencia de miedo. Así han descubierto que, antes de que las ratas esquivaran un lugar donde tuvieron una terrible experiencia, su cerebro recordaba el lugar físico donde ésta había ocurrido.

"Recordamos cosas todo el tiempo. Por ejemplo, puedo recordar la ruta que hago de casa al trabajo cada mañana, pero ¿cuáles son las señales cerebrales en ese momento cuando tengo ese recuerdo en mi mente?", ha comentado en las páginas de Nature Neuroscience su autor principal, el doctor Daoyun Ji.

Este profesor asociado de Biología Molecular y Celular en Baylor ha reiterado en el artículo la dificultad de estudiar el funcionamiento del cerebro en las personas. Por ello han recurrido a ratas de laboratorio en pos de aprender que, cuando el animal está en un lugar particular, las neuronas en el hipocampo (llamadas células de lugar), generan pulsos de actividad. "Numerosas células lugar generan actividad eléctrica llamada patrón de 'picos", ha apuntado Ji.

Luego ha puntualizado que "cuando la rata está en cierto lugar, un grupo de neuronas genera un patrón específico de picos; y cuando se mueve a un lugar diferente, un grupo distinto de neuronas genera otro patrón de picos". La cuestión sería averiguar si estos patrones clave se implican en la memoria. "Son muy distintos. Podemos predecir dónde está el animal mirando su patrón de actividad cerebral", ha reflexionado.

"Nuestras ratas de laboratorio no pueden decirnos qué recuerdo están recordando en un momento determinado. Para superar este escollo, diseñamos un experimento que nos permitiría saber qué estaba pasando por el cerebro del animal justo antes de evento concreto", ha afirmado Ji, quien junto a sus colegas explorará el papel que pueden tener los patrones de picos en el hipocampo en enfermedades como el Alzheimer.

Ji se ha mostrado tajante: "Queremos determinar si este tipo de mecanismo se altera en los modelos animales de la enfermedad de Alzheimer. Alguna evidencia demuestra que no es que los animales no tengan un recuerdo, sino que de alguna manera no pueden recordarlo". Al usar este sistema de lectura de los patrones de picos en los cerebros de los modelos animales de la enfermedad, los autores esperan determinar si existe un patrón particular durante el recuerdo.

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