Cuando experimentas alguna nuevo circunstancia, el cerebro codifica el recuerdo de ello alterando las conexiones entre neuronas. Ello requiere activar muchos genes en dichas neuronas. Ahora, los neurocientíficos del MIT han identificado lo que puede ser el gen maestro que controla este complejo proceso.

Los resultados se describen en la revista Science, no sólo revelan algunos de los fundamentos moleculares para la formación de la memoria, también pueden ayudar a los neurocientíficos a determinar la ubicación exacta de los recuerdos en el cerebro.

El equipo de investigación, dirigido por Yingxi Lin, miembro del Instituto McGovern de Investigación cerebral en el MIT, se centró en el gen Npas4, que en estudios previos ya se había demostrado que se activa inmediatamente después de nuevas experiencias. El gen es particularmente activo en el hipocampo, una estructura cerebral conocida por ser crítica en la formación de recuerdos a largo plazo.

Lin y sus colegas, descubrieron que el Npas4 activa una serie de genes que pueden modificar el cableado interno del cerebro, ajustando la fortaleza de la sinapsis, o conexiones neuronales. «Este gen se puede conectar a partir de una experiencia para modificar eventualmente el circuito», explica Lin, profesora adjunta de ciencias cognitivas y cerebrales del Frederick and Carole Middleton Career Development.

Para investigar los mecanismos genéticos de la formación de la memoria, estudiaron un tipo de aprendizaje conocido como condicionamiento de miedo contextual: Ratones recibir una descarga eléctrica cuando entran en una cámara específica. En cuestión de minutos, los ratones aprenden a temer a la cámara, y la siguiente vez que entran en ella, se quedan petrificados.

Los investigadores demostraron que el Npas4 se activa muy temprano durante este condicionamiento. «Esto coloca al Npas4 al margen de otros muchos genes reguladores de actividad», indica Lin. «Muchos de ellos son inducidos por doquier por todos estos diferentes tipos de estímulos, no tienen realmente un aprendizaje específico.»

Además, la activación Npas4 se presenta principalmente en la región CA3 del hipocampo, de la que ya se conoce que es necesaria para el aprendizaje rápido.

«Pensamos en el Npas4 como una especie de disparador inicial, y a su vez, en el lugar correcto del cerebro para activar todas las demás dianas que, en su momento, iran modificando las sinapsis de una manera que, probablemente, cambiarán la inhibición sináptica, o algún que otro proceso que estamos tratando de averiguar», señalaba Kartik Ramamoorthi, estudiante graduado en el laboratorio de Lin, y autor principal del artículo.

La regulación genética

Hasta ahora, los investigadores sólo han identificado algunos de los genes regulados por Npas4, pero se sospecha que pueden haber cientos de más. Npas4 es un factor de transcripción, lo que significa que controla la copia de otros genes dentro del ARN mensajero (el material genético que lleva las instrucciones de construcción a las proteínas, desde el núcleo hasta toda la célula). Los experimentos del MIT mostraron que el Npas4 se une a los sitios de activación de genes específicos, y dirige una enzima llamada ARN polimerasa II que empieza a copiarlos.

«El gen Npas4 proporciona esta señal instructiva», apunta Ramamoorthi. «Es decir, que la polimerasa conforma la base de ciertos genes, y sin ellos, la polimerasa no sabe a dónde ir. Se queda simplemente flotando en el núcleo.»

Cuando los investigadores eliminaron el gen de la Npas4, encontraron que los ratones que no podían recordar su condicionamiento de miedo. Y también descubrieron que este efecto podía ser producido anulando el gen justo en la región CA3 del hipocampo. Pero anularlo en otras partes del hipocampo, no tuvo ningún efecto. Aunque ellos se centraron en el condicionamiento de miedo contextual, los investigadores creen que el gen Npas4 también debe ser fundamental para otros tipos de aprendizaje.

Gleb Shumyatsky, profesor asistente de genética en la Universidad de Rutgers, dijo que el siguiente paso importante será identificar más genes controlados por el Npas4, lo que debería revelar más su papel en la formación de la memoria. «Sin duda uno de los principales actores», subrayó Shumyatsky, que no participó en esta investigación. «Los futuros experimentos mostrarán la importancia de este papel que desempeña.»

El equipo del MIT, a su vez, planea investigar si las mismas neuronas que activa el Npas4 cuando se forman los recuerdos, también lo hacen cuando los estos se recuperan. Esto nos ayudaría a determinar las neuronas exactas que almacenan recuerdos particulares.

«Estamos persiguiendo a la memoria, y pensamos que podemos utilizar el Npas4 para señalar donde está», afirma Ramamoorthi. «Esto es porque la activación se produce de manera específica, y ahora podemos identificar las células y que quizás averiguar en qué lugar del cerebro puede estar la memoria.»

• Referencia: MIT.edu, 23 diciembre 2011, por Anne Trafton
• Imagen: Yingxi Lin, foto de Kent Dayton
• Pedro Donaire
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