Nuevas neuronas: para aprender y para olvidar

Por Lucas Mongiat*

Los seres vivos deben adaptarse a los cambios constantes del entorno que los rodea para sobrevivir. Por ejemplo, los animales deben explorar su medio, aprender y recordar situaciones, lugares y consignas. Esto es posible gracias a la enorme plasticidad del sistema nervioso central, capaz de establecer o remover contactos sinápticos entre neuronas, modificar la “fuerza” con que las neuronas transmiten información, modificar el flujo de información en los circuitos neuronales y en algunos casos modificar los circuitos neuronales mediante el agregado de nuevas neuronas, proceso conocido como neurogénesis adulta.

Este es un fenómeno muy acotado, que sólo ocurre en sitios específicos del cerebro capaces de conjugar dos condiciones únicas: la presencia de células madre neuronales y un microambiente propicio para que estas células progenitoras logren diferenciarse y dar lugar a nuevas neuronas. Por ejemplo, en mamíferos adultos el giro dentado continúa generando nuevas neuronas granulares a lo largo de la vida.

¿Qué es el giro dentado?

Es la principal vía de ingreso de información hacia el hipocampo, una región cerebral involucrada en procesar aprendizajes y establecer memorias. Diferentes trabajos científicos demuestran que las nuevas neuronas granulares que se insertan en el giro dentado son funcionales, es decir que participan en el procesamiento de información y son requeridas para realizar determinados aprendizajes, como por ejemplo, reconocer dos situaciones similares como diferentes, generar y utilizar memoria espacial o de contexto. Es decir, son necesarias para aprender. Sin embargo, en el último número de la revista Science, el grupo de investigación liderado por Paul Frankland en la Universidad de Toronto (Canadá), demostró que estas neuronas nuevas también contribuyen al olvido.

¿Para qué hacer nuevas neuronas?

Numerosa evidencia sostiene que la neurogénesis adulta es necesaria para la correcta función del hipocampo, pero ¿cuál es la función de las nuevas neuronas? ¿Cuál es su contribución a la función del hipocampo? Estas son algunas de las preguntas que aborda el laboratorio de Alejandro Schinder, en el Instituto Leloir de Buenos Aires.

Mediante estudios neurofisiológicos y neuroanatómicos se demostró que las nuevas neuronas atraviesan un período de desarrollo en el que tanto la excitabilidad neuronal como la conectividad sináptica maduran hasta alcanzar propiedades iguales al resto de las neuronas preexistentes en el giro dentado. De esta manera, la neurogénesis adulta aporta nuevas neuronas que, una vez maduras, resultan funcionalmente equivalentes a las neuronas preexistentes. Sin embargo, durante la maduración neuronal hay una etapa en la que converge una combinación entre excitabilidad y balance excitación/inhibición que hace a las neuronas jóvenes fácilmente activables y eficientes para integrar estímulos, mientras que el resto de las neuronas maduras del giro dentado es muy selectivo y en consecuencia escasamente activado.

Neuronas nuevas para aprender y para olvidar.

Hasta aquí, nos queda en claro que las neuronas nuevas son integradas en el circuito preexistente, son funcionales y que la neurogénesis es necesaria para procesos de aprendizaje y memoria. Recientes hallazgos nos demuestran que la neurogénesis no solo participa en la formación de recuerdos, sino que también contribuye al olvido. El grupo de investigación liderado por Frankland puso a prueba la siguiente hipótesis: La adición de nuevas neuronas en el hipocampo conduce a remodelación del circuito existente, donde neuronas nuevas compiten con las viejas por las conexiones pre- y postsinápticas, y en consecuencia desestabiliza la red neuronal y contribuye al olvido de recuerdos.

Para estudiar esta hipótesis los investigadores realizaron una aproximación correlacionando la cantidad de neurogénesis hipocampal con la retención de memoria. Se realizaron ensayos en distintos modelos animales con distintos niveles de neurogénesis hipocampal: ratones infantes (alta neurogénesis), ratones adultos (baja neurogénesis), roedores con poca neurogénesis postnatal y condiciones experimentales que aumentan o disminuyen la neurogénesis en estos modelos.

Los roedores fueron sometidos a ensayos de comportamiento, en los que debieron aprender a reconocer un ambiente como nocivo y, en consecuencia, disparar una respuesta de temor en ese ambiente (en lugar de explorar se quedan quietos). Una vez logrado el aprendizaje, los científicos estudiaron la capacidad temporal para mantener ese recuerdo y el impacto de la neurogénesis en este proceso. El ensayo, realizado entre 1 y 6 semanas luego del aprendizaje, consistió en someter a los roedores al ambiente anterior, pero en ausencia del estímulo nocivo, y evaluar si se genera o no la respuesta de temor. Los ratones adultos con baja tasa de neurogénesis hipocampal demuestran una alta capacidad de mantener el recuerdo (al menos cuatro semanas), mientras que los ratones infantes con alta tasa de neurogénesis hipocampal se olvidan rápidamente (a la semana).

De manera interesante, al aumentar experimentalmente la tasa de neurogénesis luego de aprendida la consigna, los ratones adultos aceleran el olvido, mientras que tratamientos que disminuyen la neurogénesis en ratones infantes mejoran la capacidad de recuerdo. Para generalizar estos resultados los autores estudiaron especies de roedores con bajos niveles de neurogénesis hipocampal (guinea pig y degu). Estas especies mantienen una buena memoria del ambiente nocivo, la cual se ve debilitada cuando se aplican tratamientos experimentales que aumentan la neurogénesis hipocampal. Estos resultados demuestran la existencia de una fuerte correlación inversa entre la neurogénesis y la capacidad de recuerdo.

Los resultados aportados por el grupo del Dr. Frankland indican que el agregado de nuevas neuronas impone un costo a la estabilidad de la red neuronal en el hipocampo, facilitando el olvido de tareas aprendidas previamente. En contraste con esto, una importante bibliografía documenta la participación de la neurogénesis adulta en la codificación de aprendizajes y memorias en el hipocampo, sobre todo en situaciones donde una fina discriminación es requerida. Por ello, la codificación de nuevas memorias requiere de un fino equilibrio en la tasa de neurogénesis hipocampal: ni muchas neuronas nuevas ni pocas.

Para leer más:
A Price to Pay for Adult Neurogenesis. Science 344: 594-595.

Hippocampal Neurogenesis Regulates Forgetting During Adulthood and Infancy. Science 344: 598-602.