SANTIAGO CANALS I
NEUROCIENTÍFICO. El investigador del
Instituto de Neurociencias de Alicante habla sobre los últimos avances en el
conocimiento del cerebro y de la memoria
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.
El investigador Santiago Canals
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