Neuroeconomía

La memoria es un proceso cognitivo básico que se encuentra presente en casi todos los animales, sin importar su reino, variando en la complejidad del mecanismo. La memoria podríamos definirla como la capacidad de almacenar información, y su posterior recuperación. Así, la memoria posee subprocesos que la subyacen, como son la codificación, la consolidación y la recuperación de la información. Este mecanismo muchas veces se solapa con otro proceso, de mayor complejidad, pero que requiere de la memoria (además de otros procesos cognitivos básicos) para funcionar de forma óptima: el aprendizaje. El aprendizaje lo podríamos definir básicamente como la adquisición de una respuesta conductual debido a un estímulo ambiental. Por lo mismo, se debe almacenar información nueva en el sistema cognitivo, para así luego recuperarla y modificar la conducta en presencia de un contexto dado. Es así como en las neurociencias, teniendo en cuenta estos dos fenómenos férreamente enlazados, hablamos de “paradigmas de memoria y aprendizaje” para el estudio de estos procesos en particular.

Un modelo celular en neurociencias que da cuenta de la memoria y el aprendizaje es aquel referente a la plasticidad sináptica. La plasticidad sináptica es definida como cambios funcionales y estructurales en las sinapsis, inducidas por actividad en las conexiones. Esto quiere decir que, cierta actividad a nivel sináptico, esto es, actividad modulada por la experiencia, trae consigo cambios tanto en la eficacia de las sinapsis, como en los patrones de conectividad a nivel de “arquitectura” neural. Un tipo de plasticidad sináptica es la llamada potenciación a largo plazo (LTP por sus siglas en inglés – Long-term potentiation), que se cree estaría subyaciendo a diferentes formas de memoria y aprendizaje. Los estudios en LTP, que se realizan habitualmente in vitro o ex vivo, se realizan estimulando neuronas presinápticas con un protocolo de alta frecuencia (HFS, high-frecuency stimulation), lo que produce en neuronas postsinápticas un aumento en la eficiencia en las conexiones (manifestado electrofisiológicamente como un aumento en el potencial de campo excitatorio post sináptico – fEPSP field excitatory postsynaptic potential), y también, como veíamos en la definición, cambios estructurales en las mismas, manifestado principalmente en factores tróficos como son el crecimiento de espinas dendríticas.

Se suele inducir LTP en el hipocampo, específicamente en CA1, estimulando las colaterales de Shaffer y registrando en el stratum radiatum. La razón de estudiar el hipocampo se debe a que es una estructura clásicamente relacionada con la memoria y el aprendizaje, sobre todo aquél en donde inciden claves contextuales o espaciales. Además, al recibir aferencias de distintas áreas cerebrales, y a la vez tener eferencias a muchas otras, se cree que es el principal responsable en la consolidación de la memoria, como se ha evidenciado en casos clínicos en donde se ha dañado o extirpado este sustrato anatómico, perdiendo la capacidad de almacenar recuerdos nuevos. Por último, también se le ha relacionado con la working memory, debido a su incidencia en la memoria episódica.

La plasticidad sináptica, LTP específicamente, se ha propuesto como el sustrato celular que estaría subyaciendo al fenómeno de la memoria y el aprendizaje. Sin embargo, por muchos años sólo fue un modelo, sin un sustento directo que dé cuenta de esta relación, debido a que en los estudios se solía correlacionar desempeño en tareas de memoria en modelos animales, específicamente en roedores, con resultados a nivel electrofisiológico (LTP), pero luego de extraerles el encéfalo y aplicarle protocolos de HFS, por lo que no existía una inducción directa. Es por eso que es tan importante recordar un estudio publicado en la Science en el año 2006, realizado por Whitlock, Heynen y colaboradores, la mayoría perteneciente al MIT. En este trabajo, titulado “Learning induces Long-Term Potentiation in the Hippocampus”, se muestra una LTP registrada in vivo luego de un entrenamiento en una tarea de aprendizaje en rata, específicamente el paradigma de inhibitory avoidance, en donde, es una caja dividida en un sector oscuro y uno claro, se le da un shock eléctrico al animal al pasar desde el primero al segundo, con lo que aprende a quedarse sólo en el área iluminada, en contra incluso de su tendencia natural a la oscuridad. Así, en este estudio, se registra la actividad en CA1 antes del entrenamiento, y después de la tarea. Los resultados son sorprendentes: en comparación con los grupos controles, el grupo sometido a la tarea de aprendizaje obtiene un incremento significativo en el fEPSP, logrando así una LTP modulada por la actividad sináptica producto de la experiencia. Así mismo, ya a nivel bioquímico, detectaron fosforilación de los receptores de glutamato llamados AMPAR (α-amino-3-hydroxy-5-methyl-4-isoxazolepropionic acid receptor), específicamente los residuos Ser⁸³¹ y Ser ⁸⁴⁵ . Asimismo, también se encuentra un incremento en los niveles de GluR1 y GluR2, tipos de receptores AMPA que se reclutan a las áreas sinápticas cuando se produce una LTP. Por tanto, tenemos que este trabajo es de vital importancia para el estudio de la memoria y el aprendizaje, ya que se evidencia una relación directa entre un tipo de conducta en donde el animal efectivamente aprende una tarea específica, y un aumento la eficiencia sináptica en el hipocampo manifestado electrofisiológicamente como una diferencia significativa en los fEPSP, siendo interpretado como una LTP y plasticidad sináptica, añadiendo a esto evidencia bioquímica de fosforilación y aumento de receptores que están involucrados en los mecanismos de LTP y plasticidad. Es por esto que a partir de este estudio, la plasticidad sináptica ya no es vista sólo como un modelo tentativo, sino que un indicio real de lo que subyace a la memoria y el aprendizaje. Si bien aún falta mucho por saber en estos mecanismos, el estudio en plasticidad cada vez avanza con mayor claridad en sus resultados y vinculando más férreamente el proceso cognitivo con el sustrato celular. Efectivamente, la experiencia produce cambios de actividad, y esto afecta tanto a la morfología como al nivel funcional de las sinapsis, y esto incluso puede llegar a cambios a niveles moleculares de información, tanto como silenciamiento y expresión de determinados genes. Pero esto último lo veremos en un posterior post.