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El gen de las nuevas conexiones entre las neuronas y la memoria

sábado, septiembre 3rd, 2011

Luca Coge

Un solo gen, el que regula cómo las neuronas forman nuevas conexiones, afecta a la memoria y el aprendizaje. Benjamin R. Carlson et al. han publicado un trabajo en la revista Journal of Neuroscience en el que se muestra que la baja presencia del gen WRP en ratones se asociaba a un empeoramiento del aprendizaje y de la memoria. El trabajo titulado «WRP/srGAP3 Facilitates the Initiation of Spine Development by an Inverse F-BAR Domain, and Its Loss Impairs Long-Term Memory«, apareció en el número del 16 de febrero de 2011 (31-7).

Los autores realizaron experimentos in vitro con neuronas demostrando que las células enriquecidas con el gen WRP (WAVE1-associated Racactivating protein) formaron muchos filopodios, mientras que la ausencia de este gen afecta a la producción de estas protuberancias y, por lo tanto, al número de sinapsis. Los filopodios ayudan al progreso del extremo del axón, al movimiento del cono de crecimiento y, con ello, a la extensión del axón. Es el contacto de los filopodios con otras células y con la matriz extracelular la responsable de la acción de guía de los filopodios. De hecho, el cono de crecimiento se mueve en la dirección en la cual sus filopodios producen los contactos más estables. Algunas señales pueden promover la extensión del axón, otras la inhiben al provocar el colapso del cono de crecimiento. La extensión y retracción de los filopodios comprende el ensamblaje y desensamblaje del citoesqueleto de actina.

La deformación de la membrana plasmática es un fenómeno producido frecuentemente por proteínas que contienen dominios BAR. Estos dominios forman estructuras curvadas que interactúan con los lípidos de la membrana provocando la curvatura de la misma. Algunas de estas proteínas también interactúan con otras involucradas en la regulación de la polimerización de la actina, contribuyendo con ello a la coordinación entre citoesqueleto y membrana. WRP interactúa con este tipo de proteínas facilitando la remodelación y la inversión del dominio BAR. Una causa de protusión de la membrana.

Carlson et al. han encontrado que en cultivos de neuronas que WRP se localizaba en los filopodios dendríticos y en las espinas de las dendritas. La sobreexpresión de WRP comportaba un aumento de la densidad de los filopodios, mientras que la reducción de estos reduce la maduración de las espinas in vivo.

En estudios en ratones con y sin el gen WRP, los investigadores fueron capaces de ver las diferencias de comportamiento en el reconocimiento de un juguete desconocido frente a un juguete conocido. Los ratones portadores del gen necesitaban poco tiempo para reconocer un juguete que habían visto previamente, mientras que los ratones knock-out (ratones modificados por ingeniería genética) necesitaban el mismo periodo de tiempo independientemente de que conociesen o no el juguete, hecho que sugiere que los ratones sin el gen WRP mostraban dificultades en el aprendizaje. La incorporación de la proteína WRP en las neuronas permitió la formación de filopodios en las neuronas, que posteriormente formaron nuevas sinapsis.

Bajos niveles de WRP reduce los logros de diferentes tareas que involucran la memoria a largo plazo, pudiendo por ello explicar por qué las mutaciones en WRP se han vinculado con el retraso mental en humanos.

Hasta luego y buena suerte

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Imagen ratones knock-out: NIH Planning Meeting for Knockout Mouse Project at genome.gov, Autor: User FloNight on en.wikipedia, http://es.wikipedia.org/wiki/Archivo:PCWmice1.jpg

Portada de la revista The Journal of Neuroscience, http://www.jneurosci.org/content/31/7.cover.gif

La consolidación de la memoria

jueves, enero 13th, 2011

Cómo se convierte la memoria a corto plazo en memoria a largo plazo, cómo conseguimos recuperar la memoria tras el transcurso de semanas o, incluso, de años capaz de durar. La respuesta consiste en la consolidación de la memoria.

La consolidación de los recuerdos

La consolidación de la memoria, el paso del corto plazo al largo plazo de la memoria, debe comportar de algún modo una serie de cambios de las propiedades químicas, físicas y anatómicas de las sinapsis que son responsables de la memoria a largo plazo. Se trata de un proceso que, para una consolidación mínima, exige unos 10 minutos y, para una mayor consistencia, puede requerir ir más allá de la hora.

La consolidación y el tiempo requerido pueden explicarse por el fenómeno de las «repeticiones» o el ejercicio de la memoria a corto plazo.

La repetición, el ejercicio repetido de la misma información en la mente, acelera y potencia la consolidación. El cerebro posee una tendencia natural a ejercitar la información nueva, especialmente aquella que capta la atención de la mente. Durante un tiempo, las características importantes de las experiencias sensitivas se fijan cada vez más en los almacenes de la memoria. Esto explica por qué una persona puede recordar mucho mejor pequeñas cantidades de información estudiada a fondo que grandes cantidades evaluadas de modo superficial. También permite entender por qué una persona despejada consolida los recuerdos mucho mejor que otra con fatiga mental.

La codificación de la memoria

La consolidación requiere de una codificación de los recuerdos en diferentes clases de información. Durante la codificación se recuperan fragmentos similares de información de los archivos de la memoria y se utilizan para procesar la nueva información:

  • Lo nuevo y lo antiguo se comparan buscando semejanzas y diferencias;
  • parte del proceso de almacenamiento consiste en guardar la información sobre estas similitudes y diferencias, en vez de almacenarla sin procesar.

Por tanto, durante la consolidación, los nuevos recuerdos no se conservan alzar en el cerebro, sino en relación directa con otros recuerdos del mismo tipo. De este modo, luego se puede buscar en el almacén de la memoria para encontrar la información requerida.

 

Hasta luego y buena suerte.

Procesamiento de la información y memoria

domingo, octubre 10th, 2010

Entre las funciones del sistema nervioso, tal vez la más importante sea el procesamiento de la información aferente a partir de la cual proceder a la elaboración de repuestas motoras y mentales adecuadas. No obstante, previamente, antes de procesar la información sensorial, nuestro sistema nervioso procede a una filtración de la información; esto es, una primera selección. Tenemos experiencias sensitivas porque nuestros receptores sensitivos nos dan cuenta de ellas. Estos receptores pueden ser nuestra visión, la audición, el tacto,… Una reacción sensitiva puede dar lugar, en ocasiones, a una reacción inmediata desde el cerebro; y, en otros casos, a la formación del recuerdo de la experiencia que se conservará durante minutos, días o años. En este caso, es muy probable que tengamos reacciones posteriores.

Podemos apreciar la existencia de un filtro de la información entrante o aferente si nos detenemos a pensar que nuestro cerebro desestima más del 99% de la información sensorial que somos capaces de percibir. Nuestro cerebro considera, en estos casos, que la información en cuestión carece de importancia o interés. Así normalmente no percibimos el reloj que llevamos en la muñeca o el anillo de nuestro dedo, tampoco la presión que ejercemos sobre el asiento cuando nos sentamos. Igualmente, sólo prestamos atención a uno de los múltiples objetos que se encuentran en nuestro campo visual o auditivo.

En cambio, cuando nuestra mente considera que se encuentra ante una información relevante o importante, la canaliza de inmediato hasta las regiones integradoras y motoras adecuadas del encéfalo para, desde ahí, generar respuestas convenientes. Esta canalización y procesamiento de la información se corresponde con la función integradora del sistema nervioso.

Es especialmente llamativo que en situaciones de alerta, pongamos en marcha mecanismos más intensos y eficaces de procesar la información. Un caso evidente de ello son las situaciones de estrés agudo.

Las sinapsis neuronales juegan un papel importante en el procesamiento de la información. Una sinapsis es el punto de encuentro entre dos neuronas y, por ello, se convierte en controladora de la transmisión de información. La acción de las sinapsis en la transmisión de la información puede ser de facilitación o de inhibición dependiendo de si dejan pasar la información (la potencian) o si la bloquean (frenan). Desempeñan pues una función de selección.

Como hemos dicho, la información aferente puede desencadenar una repuesta motora inmediata. Pero esta circunstancia concurre en escasa ocasiones; o, mejor dicho, solamente una escasa parte de la información sensorial importante conduce a una respuesta inmediata. Por el contrario, gran parte de los datos que recogemos se almacenan para un uso posterior bajo la forma de una regulación de la actuación motora o en los procesos mentales. Esta mayoría de datos se conserva en la corteza cerebral, aunque también la base del encéfalo y la médula espinal pueden almacenar pequeñas cantidades de información.

Se denomina memoria al almacenamiento de información. También las sinapsis contribuyen al mismo, pues cada vez que una determinada categoría de señales sensoriales atraviesan una serie de sinapsis, aumenta la capacidad de las mismas para transmitir dicho tipo de señales en una ocasión posterior. Es un proceso que se denomina facilitación. Si las señales sensoriales han pasado muchas veces por las sinapsis, éstas han quedado tan facilitadas que las señales generadas en el propio cerebro se transmiten impulsadas con la misma secuencia de sinapsis aunque no se hayan excitado los receptores y las aferencias sensitivas. La persona tiene la impresión de haber experimentado las sensaciones originales, aunque en realidad sólo se trata de recuerdos de las sensaciones anteriores.

La plasticidad neuronal (neuroplasticidad, plasticidad neural o plasticidad sináptica) constituye una propiedad de la naturaleza y funcionamiento de la comunicación neuronal. El paso de información (eferente o aferente, saliente o entrante) por las neuronas y las sinapsis deja un conjunto de huellas que modifican la eficacia de la transmisión misma de información y conforma la constitución de una cosmovisión en lo que lo anterior modifica la percepción de los siguientes.

Una vez que los recuerdos se han almacenado en el sistema nervioso, se convierten en una parte del mecanismo cerebral de procesamiento de la información. Los recuerdos ayudan a seleccionar las nuevas experiencias sensoriales de importancia y a canalizarlas hacia las áreas apropiadas de almacenamiento para usarlas en el futuro o hacia las áreas motoras para generar respuestas corporales inmediatas.

En una próxima entrada abordaremos la cuestión del diferente funcionamiento sináptico en las respuestas inmediatas y el almacenamiento de la información.

Hasta luego y buena suerte

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Fuente:

  • Texto: Guyton and Hall Textbook of Medical Physiology, Elsevier.
  • Imágenes: Microsoft y Guyton and Hall Textbook of Medical Physiology, Elsevier.