Algunos recuerdos duran toda la vida. El asombro de ver un eclipse solar total. La primera sonrisa que compartiste con tu pareja. El vistazo de una querida mascota que acaba de fallecer mientras dormía.

Otros recuerdos, no tanto. Pocos recordamos lo que almorzamos hace una semana. ¿Por qué algunos recuerdos perduran y otros se desvanecen?

Sorprendentemente, la respuesta puede ser el ADN roto y la inflamación en el cerebro. A primera vista, estos procesos parecen absolutamente perjudiciales para la función cerebral. Las hebras de ADN rotas suelen estar asociadas con el cáncer y la inflamación está relacionada con el envejecimiento.

Pero un nuevo estudio en ratones sugiere que romper y reparar el ADN en las neuronas allana el camino para recuerdos duraderos.

Formamos recuerdos cuando señales eléctricas atraviesan las neuronas del hipocampo, una región con forma de caballito de mar en lo más profundo del cerebro. Los pulsos eléctricos conectan grupos de neuronas en redes que codifican recuerdos. Las señales solo capturan breves fragmentos de una experiencia preciada, pero algunas pueden reproducirse una y otra vez durante décadas (aunque gradualmente se descomponen como un disco rayado).

Al igual que las redes neuronales artificiales, que impulsan la mayor parte de la IA actual, los científicos han pensado durante mucho tiempo que el recableado de las conexiones del cerebro ocurre rápidamente y es propenso a cambios. Pero el nuevo estudio encontró un subconjunto de neuronas que alteran sus conexiones para codificar recuerdos duraderos.

Para hacer esto, curiosamente, las neuronas reclutan proteínas que normalmente defienden a las bacterias y causan inflamación.

"La inflamación de las neuronas cerebrales suele considerarse algo malo, ya que puede provocar problemas neurológicos como el Alzheimer y el Parkinson", dijo La autora del estudio, la Dra. Jelena Radulovic, de la Facultad de Medicina Albert Einstein, en un comunicado de prensa. "Pero nuestros hallazgos sugieren que la inflamación en ciertas neuronas en la región del hipocampo del cerebro es esencial para crear recuerdos duraderos".

¿Debo permanecer o debo ir?

Todos tenemos un álbum de recortes mental para nuestras vidas. Al reproducir un recuerdo (el cuándo, el dónde, el quién y el qué), nuestra mente nos transporta a través del tiempo para revivir la experiencia.

El hipocampo está en el centro de esta capacidad. En la década de 1950, a un hombre conocido como HM le extirparon el hipocampo para tratar la epilepsia. Después de la cirugía, retuvo viejos recuerdos, pero ya no pudo formar otros nuevos, lo que sugiere que la región del cerebro es un punto de acceso para codificar recuerdos.

Pero ¿qué tiene que ver el ADN con el hipocampo o la memoria?

Todo se reduce a cómo están conectadas las células cerebrales. Las neuronas se conectan entre sí a través de pequeñas protuberancias llamadas sinapsis. Como muelles entre dos costas opuestas, las sinapsis bombean sustancias químicas para transmitir mensajes de una neurona a otra. Dependiendo de las señales, las sinapsis pueden formar una fuerte conexión con sus neuronas vecinas o pueden reducir las comunicaciones.

Esta capacidad de reconfigurar el cerebro se llama plasticidad sináptica. Los científicos han pensado durante mucho tiempo que es la base de la memoria. Cuando se aprende algo nuevo, las señales eléctricas fluyen a través de las neuronas desencadenando una cascada de moléculas. Estos estimulan genes que reestructuran la sinapsis para aumentar o disminuir su conexión con los vecinos. En el hipocampo, este "dial" puede cambiar rápidamente el cableado general de la red neuronal para registrar nuevos recuerdos.

La plasticidad sináptica tiene un costo. Las sinapsis están formadas por un conjunto de proteínas producidas a partir del ADN dentro de las células. Con el nuevo aprendizaje, las señales eléctricas de las neuronas provocan cortes temporales del ADN dentro de las neuronas.

El daño al ADN no siempre es perjudicial. Se ha asociado con la formación de la memoria desde 2021. Un estudio Descubrieron que la rotura de nuestro material genético está muy extendida en el cerebro y sorprendentemente se relacionó con una mejor memoria en ratones. Después de aprender una tarea, los ratones tuvieron más roturas del ADN en múltiples tipos de células cerebrales, lo que sugiere que el daño temporal puede ser parte del proceso de aprendizaje y memoria del cerebro.

Pero los resultados quedaron sólo para breves recuerdos. ¿Mecanismos similares también impulsan los de largo plazo?

"Lo que permite que experiencias breves, codificadas en apenas unos segundos, se repitan una y otra vez a lo largo de la vida sigue siendo un misterio", afirman los Dres. Benjamin Kelvington y Ted Abel del Instituto de Neurociencia de Iowa, que no participaron en el trabajo, escribió en Naturaleza.

La tortilla de la memoria

Para encontrar una respuesta, el equipo utilizó un método estándar para evaluar la memoria. Alojaron a los ratones en diferentes cámaras: algunas eran cómodas; otros les dieron a las criaturas un pequeño golpe eléctrico en las patas, lo suficiente como para que no les gustara el hábitat. Los ratones aprendieron rápidamente a preferir la habitación cómoda.

Luego, el equipo comparó la expresión genética de ratones con un recuerdo reciente (aproximadamente cuatro días después de la prueba) con aquellos casi un mes después de la estancia.

Sorprendentemente, los genes implicados en la inflamación estallaron además de los normalmente asociados con la plasticidad sináptica. Profundizando, el equipo encontró una proteína llamada TLR9. Generalmente conocido como parte de la primera línea de defensa del cuerpo contra bacterias peligrosas, TLR9 estimula la respuesta inmune del cuerpo contra fragmentos de ADN de bacterias invasoras. Aquí, sin embargo, el gen se volvió muy activo en las neuronas dentro del hipocampo, especialmente en aquellas con roturas persistentes del ADN que duran días.

¿Qué hace? En una prueba, el equipo eliminó el gen que codifica TLR9 en el hipocampo. Cuando se les desafió a la prueba de la cámara, estos ratones tuvieron dificultades para recordar la cámara "peligrosa" en una prueba de memoria a largo plazo en comparación con sus pares que tenían el gen intacto.

Curiosamente, el equipo descubrió que TLR9 podía detectar la rotura del ADN. La eliminación del gen impidió que las células de ratón reconocieran las roturas del ADN, lo que provocó no sólo la pérdida de la memoria a largo plazo, sino también una inestabilidad genómica general en sus neuronas.

"Una de las contribuciones más importantes de este estudio es la comprensión de la conexión entre el daño al ADN... y los cambios celulares persistentes asociados con la memoria a largo plazo", escribieron Kelvington y Abel.

Misterio de la memoria

Cómo persisten los recuerdos a largo plazo sigue siendo un misterio. Es probable que las respuestas inmunitarias sean sólo un aspecto.

En 2021, el mismo equipo Descubrió que las estructuras en forma de red alrededor de las neuronas son cruciales para la memoria a largo plazo. El nuevo estudio identificó a TLR9 como una proteína que ayuda a formar estas estructuras, proporcionando un mecanismo molecular entre diferentes componentes del cerebro que respaldan recuerdos duraderos.

Los resultados sugieren que “estamos utilizando nuestro propio ADN como sistema de señalización”, Radulovic les dijo a Naturaleza, para que podamos “retener información durante mucho tiempo”.

Quedan muchas preguntas. ¿El daño en el ADN predispone a determinadas neuronas a la formación de redes que codifican la memoria? Y quizás lo más apremiante es que la inflamación a menudo se asocia con trastornos neurodegenerativos, como la enfermedad de Alzheimer. TLR9, que ayudó a los ratones a recordar cámaras peligrosas en este estudio, estuvo previamente involucrado en el desencadenamiento de la demencia cuando se expresa en la microglía. las células inmunes del cerebro.

"¿Cómo es posible que, en las neuronas, la activación de TLR9 sea crucial para la formación de la memoria, mientras que, en la microglía, produce neurodegeneración, la antítesis de la memoria?" preguntaron Kelvington y Abel. "¿Qué separa el daño perjudicial al ADN y la inflamación de lo que es esencial para la memoria?"

Crédito de la imagen: geralt / pixabay

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• Fuente: https://singularityhub.com/2024/04/08/your-brain-breaks-its-own-dna-to-form-memories-that-can-last-a-lifetime/