Identifican el gen maestro en el mecanismo de memorización

Cuando se produce un nuevo evento, el cerebro codifica un recuerdo de este acontecimiento vivido mediante la alteración de las conexiones entre las neuronas. Para ello es necesario la participación de muchos genes implicados en la regulación en los diferentes procesos de memorización. Hasta el momento se han identificado muy pocos de estos que facilitan la memorización. Recientemente los neurocientíficos del MIT han identificado lo que parece ser un gen maestro que controla este proceso complejo. Los resultados, publicados el 23 de diciembre de la revista Science, no sólo revelan algunos de los fundamentos moleculares de la formación de la memoria - también puede ayudar a los neurocientíficos determinar la ubicación exacta de los recuerdos en el cerebro.

Npas4 activado(rojo) en la región CA3, en el momento de memorizar

El equipo de investigación, dirigido por Yingxi Lin, miembro del Instituto McGovern para la Investigación del Cerebro en el MIT, se centró en el gen Npas4, que estudios previos han demostrado que se activa inmediatamente después de producirse 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 su equipo encontraron que Npas4 activa una serie de genes que pueden modificar el cableado interno del cerebro mediante el fortalecimiento de la actividad sinaptica, o conexiones entre las neuronas. Según este  gen se activa la conexión neuronal a raíz de producirse la experiencia. Para investigar los mecanismos genéticos de la formación de la memoria, los investigadores estudiaron un tipo de aprendizaje conocido como condicionamiento del miedo contextual: Empleando  ratones de laboratorio, que tras recibir una descarga eléctrica al acceder a un entorno específica. En cuestión de minutos, los ratones aprendieron a temer a esa situación, mostrando rechazo ante la invitación de entrar de nuevo en ella.

Los investigadores demostraron que que el gen maestro Npas4 se activa en primer lugar como condicionamiento a la reacción de los ratones. Esto establece que Npas4 activa a otros muchos otros genes regulando su actividad. Además, la activación Npas4 se presenta principalmente en la región CA3 del hipocampo, un área cerebral implicada en los procesos de aprendizaje.

Esto sugiere según Kartik Ramamoorthi, un estudiante graduado en el laboratorio de Lin y autor principal del artículo. Que Npas4 actúa como el disparador inicial provocando una reacción en cadena, que a su vez, en un área cerebral especifica,  propicia la activación de otros genes implicados en el asentamiento de los recuerdos. Con el tiempo se cree que modifican las sinapsis de una manera que es probable un cambio en la inhibición sináptica o algún otro proceso que estamos tratando de averiguar.

Hasta ahora, los investigadores han identificado sólo algunos de los genes regulados por Npas4, pero se sospecha que pueden ser cientos más. Npas4 es un factor de transcripción, lo que significa que regula de copia de otros genes en el ARN mensajero - el material genético que lleva a la codificacón de proteínas - las instrucciones que desde el núcleo se celular constituyen la proteína. Los experimentos mostraron que el gen Npas4 se une a los sitios de activación de genes específicos y dirige una enzima llamada ARN polimerasa II para empezar a copiarlos.

Cuando los investigadores eliminaron el gen  Npas4, observaron como los ratones carecían de su capacidad para recordar por  condicionamiento al miedo. También encontraron que este efecto podría ser producido por la anulación del gen sólo en la región CA3 del hipocampo. En otras partes del hipocampo, sin embargo, no tuvo ningún efecto. Aunque centrado en el condicionamiento del miedo contextual, los investigadores creen que Npas4 también será crucial para otros tipos de aprendizaje.

El siguiente objetivo del equipo del MIT es investigar si las mismas neuronas que se activan cuando Npas4 forma los recuerdos también se encienden cuando los recuerdos se recuperan. Esto podría ayudar a identificar el área exacta y las neuronas implicadas en el almacenamiento de los recuerdos aprendidos.

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