Neurocientíficos de la Carnegie Mellon
han descubierto una nueva fase intermedia del desarrollo neuronal en el que la exposición repetida a un estímulo reduce la sinapsis. Los hallazgos aparecen publicados en el Journal of Neuroscience.
Es bien sabido que la sinapsis del cerebro, las conexiones entre las neuronas y otras células que permiten la transmisión de la información, crecen cuando se exponen a un estímulo. Mas una nueva investigación en el laboratorio de Carnegie Mellon por la profesora Asociado de Ciencias Biológicas Alison L. Barth, ha demostrado que a corto plazo, las sinapsis se vuelven aún más fuertes de lo que se pensaba, pero luego pasan rápidamente a través de una fase de transición en la que se debilitan.
“Cuando piensas en el aprendizaje, uno cree que es acumulativo. Pensamos que las sinapsis comenzaron pequeñas y luego van haciéndose más y más grandes. Este no es el caso”, dijo Barth, miembro de la Carnegie Mellon /
of Pittsburgh Center para los fundamentos neurales de la cognición. “Según nuestros datos, parece que las sinapsis que se han fortalecido recientemente son especialmente vulnerables y que más estimulación, en realidad, puede hacer desaparecer los efectos del aprendizaje.
“Los psicólogos saben que el entrenamiento espaciado de larga duración de la memoria, como el estudio para tus clases después de todo un largo semestre, es superior a abarrotarse la noche antes del examen”, reseñaba Barth. “Este estudio demuestra por qué. Justo después de la plasticidad, las sinapsis son muy frágiles, y más entrenamiento durante estas fases lábiles resulta contraproducente.”
En investigaciones anteriores en el laboratorio de Barth, quedaron establecidos los mecanismos bioquímicos responsables del fortalecimiento de la sinapsis en la corteza cerebral, la parte del cerebro responsable del pensamiento y el lenguaje, pero sólo midieron las sinapsis después de 24 horas. En el estudio actual, la estudiante de post-doctorado Jing A. Wen investigó cómo se desarrollaron las sinapsis a lo largo de esas primeras 24 horas de exposición a un estímulo, usando de modelo a un ratón transgénico especializado creado por Barth. El modelo siente sus alrededores utilizando únicamente el bigote, lo que altera su percepción del entorno y crea un desequilibrio sensorial que aumenta la plasticidad del cerebro. Dado que cada bigote está vinculado a un área específica de la corteza, los investigadores pueden seguir fácilmente los cambios neuronales.
Wen descubrió que durante el primer día de aprendizaje, las sinapsis pasan por tres fases distintas. En la fase inicial, la plasticidad sináptica se ve estimulada por los +receptores NMDA. Durante las siguientes 12 horas, las sinapsis se van haciendo más y más fuertes. A medida que se repite el estímulo, los receptores NMDA cambian su función y empiezan a debilitar las sinapsis en una fase que los investigadores han llamado la fase lábil. Tras unas pocas horas de debilitamiento, otro receptor, el mGluR5, inicia una fase de estabilización durante el cual las sinapsis mantienen su resistencia residual.
Además, los investigadores encontraron que podían mantener un estado súper-activación hallado al comienzo de la fase lábil parando por completo el estímulo o inyectando un fármaco antagonista del receptor de glutamato justo en el momento óptimo. Estos hallazgos son análogos a los que se observan en muchos estudios psicológicos que utilizan el entrenamiento espacial para mejorar la memoria.
“Si bien los cambios sinápticos pueden ser de larga duración, encontramos que en este período inicial hay una serie de cosas con las que podíamos jugar”, señaló Barth. “El descubrimiento de esta fase lábil sugiere que hay maneras de controlar el aprendizaje a través de la manipulación de las vías bioquímicas que mantienen la memoria.”
– Esta investigación ha sido financiada por National Institutes of Health (DA-0171-88).
– Fuente: Carnegie Mellon University.
– Imagen: Anónimo.