Investigaciones de Kandel sobre biología de la memoria
Publicado en la revista nº029
Autor: Novaro, Liliana; Schvartzapel, Mónica
Eric Kandel, premio Nobel por sus investigaciones sobre memoria, es un investigador con formación psicoanalítica que luego se dedicó a la biología de la memoria. Él ha escrito que “El psicoanálisis representa todavía el punto de vista más coherente e intelectualmente satisfactorio de la Mente” (American Journal of Psychiatry 1999, 156: 505-524. Este artículo es de acceso libre en Internet (http://ajp.psychiatryonline.org/cgi/reprint/156/4/505.pdf). Se recomienda leer primero el artículo y luego las dos reseñas que figuran a continuación pues éstas permiten entender las sofisticadas investigaciones de Kandel sobre memoria.
Eric Kandel – Ashkenazi jew who escaped Nazi infested Vienna to become a brilliant neuropsychiatrist. His work on memory (which inspired Proust Was A Neuoscientist, written by a member of his lab) is brilliant, he co-hosted an excellent series on the brain with Charlie Rose, fought anti-semitism in Vienna, and is doing much needed advocacy for the bridge between psychiatry and neuroscience. what a mensch.
PRIMERA PARTE
Reseña: “Biologia molecular del almacenamiento de la memoria. Un diálogo entre genes y sinapsis.” En: Kandel, E. Psiquiatría, psicoanálisis, y la nueva biología de la mente, Ars Médica, Barcelona. 2007. Capítulo 7.
Autora de la reseña: Liliana Novaro
Eric Kandel ganó, como todos sabemos, el Premio Nobel de Medicina o de Fisiología en el año 2000 por sus trabajos sobre Memoria, tema sobre el que está investigando desde hace alrededor de 40 años. El artículo del libro que voy a reseñar fue publicado en la prestigiosa revista científica Science (Vol. 294; Nº 5544; págs. 1030 a 1038) y constituye una adaptación del discurso del autor a la Fundación Nóbel en ocasión de recibir el galardón en diciembre del año 2000.
El autor considera que un aspecto destacado de la conducta animal es la posibilidad de ser modificada mediante el aprendizaje. Más precisamente, en los seres humanos, aprendizaje y memoria constituyen procesos mentales fundamentales; es decir, posibilidad de desarrollar nuevas ideas a partir de la experiencia y retenerlas en la memoria. Este investigador considera que se trata de procesos mentales accesibles al análisis celular y molecular.
Preguntas como qué cambia en el cerebro cuando aprendemos, cómo se retiene esa información en el cerebro, motivaron su curiosidad y guiaron sus investigaciones.
Kandel comenta que en un principio empezó a estudiar la memoria durante sus investigaciones sobre psicoanálisis pero que luego encontró limitaciones en el método psicoanalítico y en la psicología dado que no se investigaba la biología del cerebro. En ese momento, consideró que los problemas de la memoria podían investigarse con métodos de la moderna biología. Así pasó, en sus investigaciones, de un enfoque psicoanalítico a un enfoque biológico. Aclara que su propuesta no era sustituir la lógica del psicoanálisis o la psicología por la de la biología molecular de la célula, sino “intentar conjugar ambas disciplinas y contribuir a una nueva síntesis que combinara la psicología del almacenamiento de la memoria con la biología de la señalización neuronal”. Agrega que ambas disciplinas pueden aportarse mutuamente conocimientos adicionales.
Una estrategia reduccionista radical para estudiar el aprendizaje y la memoria
En un primer momento, cuenta, abordó el problema en su forma más compleja e interesante: el estudio de las propiedades celulares del hipocampo, particularmente sus propiedades electrofisiológicas. Comprobaron que todas las células tienen propiedades señalizadoras similares; entonces pensaron que serían los patrones de interconexiones funcionales y la modificación de esas interacciones lo que daría cuenta del aprendizaje y la memoria. Expresa Kandel que continuar estudiando el problema en su expresión compleja constituía un reto formidable. Entonces, para poder realizar esa investigación, decidió utilizar un enfoque reduccionista, ya utilizado en otras áreas de la biología experimental del siglo XX. Dicho enfoque consiste en estudiar las formas elementales del aprendizaje y la memoria, dado que las características de los mecanismos de aprendizaje a nivel celular y molecular se conservan en las diferentes especies y pueden ser bien estudiadas en animales invertebrados simples.
Restricciones inhibidoras
Kandel avanza explicando más aún la complejidad de estos procesos. Comenta que en 1995 Bartsch descubrió que hay dos formas de proteína CREB. La CREB-1 activa la expresión de genes, en tanto que la CREB-2 impide su expresión. Las dos proteínas CREB reguladoras, en conjunto, forman un par de acciones opuestas. Así, expresa el conferenciante, la facilitación sináptica a largo plazo precisa de la activación de genes potenciadores (mediada por CREB-1) y la inactivación de genes supresores de la memoria (mediada por CREB-2).
El autor expresa que durante el almacenamiento de la memoria a largo plazo funciona una cascada controlada de activación de genes y que los genes supresores dan el umbral de almacenamiento para que se aprendan los aspectos que son significativos. Agrega que los supresores de memoria permitirían la modulación del almacenamiento por medio de estímulos emocionales, al estilo de recuerdos fugaces en los que la escena completa se reproduce breve e intensamente en el cerebro.
Especificidad sináptica de la facilitación a largo plazo
Kandel comenta que, puesto que en los cambios sinápticos duraderos participa el núcleo con la cascada transcripcional, surge la pregunta ¿cuál es la unidad de almacenamiento de información a largo plazo? O sea, si es la memoria a largo plazo un proceso que compete a toda la célula o si existen mecanismos intracelulares que mantienen la especificidad de sinapsis de la facilitación a largo plazo. Se pregunta también si existe un mecanismo que restringe la facilitación sináptica a unas conexiones sinápticas determinadas.(…)
Regulación de la síntesis local de proteínas mediante neurotransmisores
En este apartado, Kandel se refiere al diálogo entre genes y sinapsis que fuera descubierto, en parte, gracias al estudio del aprendizaje y la memoria. Sintetiza cuatro formas de acción sináptica mediadas por la señalización de neurotransmisores:
– En primer lugar, el neurotransmisor activa receptores ionotrópicos que regulan el flujo en los canales iónicos produciendo acciones sinápticas rápidas que duran sólo milisegundos.
– En segundo lugar, el neurotansmisor activa receptores transmembranosos que activan un segundo mensajero (AMPc y PKA) que provoca una acción sináptica más duradera, unos minutos.
– En tercer lugar, el neurotransmisor modulador que actúa repetidamente activa receptores transmembranosos que provocan que el segundo mensajero se traslade al núcleo donde activa una cascada de inducción de genes que da lugar a la formación de nuevas conexiones sinápticas.
– En cuarto lugar, el neurotransmisor marca la sinapsis y activa la síntesis local de proteínas que estabiliza la facilitación específica de sinapsis a largo plazo.
Memoria explícita
Kandel expresa que en los apartados anteriores se ha referido al almacenamiento de la llamada memoria implícita o memoria procedimental que corresponde a las habilidades perceptivas y motoras que se ejecutan sin el recuerdo consciente de episodios pasados. El autor explica que, en cambio, la llamada memoria explícita o memoria declarativa corresponde a recuerdos relacionados con las personas, los objetos, los acontecimientos más apreciados y cercanos, recuerdos que precisan de la recuperación conciente del evento anterior.
El investigador enseña que la memoria explícita depende de circuitos neurales complejos del hipocampo, estructura que se encuentra en el lóbulo temporal medial del cerebro. Agrega que esta memoria explícita, del mismo modo que la memoria implícita ya estudiada, tiene una fase a corto plazo que no requiere la síntesis de proteínas y otra fase a largo plazo que necesita la síntesis proteica.
Cuenta que está demostrado que en el hipocampo se encuentra una representación celular del espacio extrapersonal, que sería un mapa cognitivo del espacio cuya lesión interfiere las tareas espaciales. Investigadores descubrieron que una de las vías principales del hipocampo presenta una plasticidad que depende de la actividad, cambio que ahora se conoce como potenciación a largo plazo (PLP). La PLP se induce postsinápticamente a través de la activación de un receptor NMDA del glutamato; su inhibición farmacológica interfiere la acción de la PLP e inhibe el almacenamiento de recuerdos.
Kandel refiere que volvió a trabajar con el hipocampo observando que la fase precoz de la PLP se produce con una única cadena de estímulos; dura de 1 a 3 horas; no requiere síntesis de proteínas y refuerza conexiones preexistentes; es similar a lo encontrado en el corto plazo con la Aplysia. La fase tardía de la PLP se produce con cadenas repetidas de estímulos; persiste durante un día; necesita tanto de la traducción como la transcripción; requiere la participación de la PKA, la MPKA y el factor CREB; parece dar lugar a la formación de nuevas conexiones sinápticas; es similar a la facilitación a largo plazo en la Aplysia.
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