Observada por primera vez la formación de un recuerdo en el cerebro

Los puntos rojos y verdes muestran las sinapsis a lo largo de las
ramificaciones ramificaciones (dendritas) de la neurona

Descifrar el sistema más complejo descubierto hasta ahora en el universo, que no es otro que el cerebro, se ha convertido en una prioridad en Estados Unidos. El pasado mes abril el presidente Obama anunció que destinaría 100 millones de dólares al proyecto Brain, que pretende dar a los neurocientíficos “las herramientas necesarias para entender mejor cómo pensamos, aprendemos y recordamos”.

Esas herramientas a las que se refería Obama, capaces de arrojar luz en los misterios del cerebro, han experimentado un auge sin precedentes en los últimos años. Entre las últimas aportaciones están la optogenética, que permite activar y desactivar grupos de neuronas por medio de la luz y obtener así una visión dinámica del cerebro en funcionamiento. Otra, dada a conocer hace apenas 3 meses, denominada Clarity, permitehacer transparente el cerebro para observar con mayor detalle todas sus estructuras, hasta el nivel molecular incluso, después marcarlas con moléculas que las confieren diferentes colores.

En esta línea de hacer más accesible el cerebro para desentrañar todos sus secretos, un grupo de investigadores de la Universidad del Sur de California (Los Ángeles) ha puesto a punto una nueva técnica para ver las estructuras donde tiene lugar la formación de los recuerdos en un cerebro vivo, según publica el último número de la revista Neuron. Esas estructuras son las sinapsis o puntos de comunicación entre las neuronas. Situadas en las dendritas, o ramificaciónes, de las neuronas, las sinapsis son dinámicas, y van cambiando en función de las actividades que realizamos o incluso a lo largo del día.

Para observar estos cambios “en directo” el equipo de la Universidad de California, dirigido por Don Arnold y Richard Roberts, ha diseñado sondas microscópicas que “iluminan” en tiempo real las sinapsis en las neuronas vivas, gracias a que se unen a una proteína verde fluorescente, llamada GFP, aislada de medusas. Estos marcadores fluorescentes se unen también a dos proteínas localizadas en las sinapsis (gefirina y PSD-95) sin afectar al funcionamiento de las células nerviosas. Otra ventaja de estas sondas es que se pueden poner en el cerebro de ratones vivos y verse después a través de orificios craneales con microscopía de dos fotones.

Marcadores fluorescentes

Gracias a estos marcadores fluorescentes, los investigadores han podido observar en vivo por primera vez las sinapsis inhibitorias (que impiden la transmisión de información) y excitatorias (que promueven la comunicación entre las células nerviosas) y, sobre todo, cómo cambian estas estructuras a medida que se forman los nuevos recuerdos.

Las sinapsis aparecen como puntos brillantes a lo largo de las dendritas, las "ramas" de una neurona que transmiten señales electroquímicas. A medida que el cerebro procesa la nueva información esos puntos brillantes cambian, lo que indica visualmente cómo las sinapsis se modifican con los nuevos datos. "Cuando se forma un recuerdo o cuando aprendemos algo, se producen cambios físicos en el cerebro. Y lo que se modifica es precisamente la distribución de las conexiones sinápticas", señala Arnold.

Ejemplo de marcaje por fluorescencia

Los investigadores creen que esta técnica será útil para estudiar en vivo cómo se fortalecen las sinápsis, es decir, cómo se forma recuerdos de forma duradera. “La capacidad de visualizar las proteínas del interior de las neuronas vivas proporciona un medio poderoso para examinar la función y la estructura neuronal. En nuestro trabajo generamos proteínas recombinantes parecidas a anticuerpos, denominadas intracuerpos de fibronectina, mediante la técnica mRNA display (FingRs)”, explican los autores en Neuron. Estos intracuerpos se unen también a la proteína fluorescente GFP, permitiendo así ver la sinapsis en tiempo real y en cerebros vivos.