La mayoría de los recuerdos se desvanecen en cuestión de días o semanas, mientras que algunos persisten durante meses, años o incluso de por vida. ¿Qué permite que ciertas experiencias dejen una huella tan duradera en nuestros circuitos neuronales? Esta es una pregunta antigua.en neurobiología que nunca se ha resuelto, pero nuevas pruebas apuntan a una nueva respuesta sorprendente.
En un estudio publicado el 10 de febrero de 2020 en Neurociencia de la naturaleza , los científicos de UC San Francisco han descubierto que los ratones aprenden rápidamente una respuesta temerosa a una situación percibida como amenazante, pero para que una respuesta tan condicionada se vuelva duradera se requieren células cerebrales para aumentar las cantidades de un material aislante llamado mielina, que puede servirpara reforzar y estabilizar las conexiones neuronales recién formadas.
Según los investigadores de la UCSF, la investigación continua sobre este papel de la mielina en el aprendizaje podría algún día conducir a nuevos tratamientos para las afecciones, como el trastorno de estrés postraumático TEPT, en el que los recuerdos intrusivos no deseados se recuperan continuamente debido a que son tanfuertemente codificado en el cerebro.
"Encontramos que una experiencia breve y breve de aprendizaje del miedo puede causar cambios a largo plazo en la mielinización y cambios neurofisiológicos asociados dentro del cerebro que pueden detectarse incluso un mes después", dijo el autor del estudio Mazen Kheirbek, PhD, profesor asistenteen el Departamento de Psiquiatría y miembro del Instituto de Neurociencias Weill de la UCSF.
"Investigar el papel de la nueva formación de mielina en el aprendizaje adaptativo y desadaptativo es una oportunidad importante tanto para comprender los mecanismos básicos de aprendizaje y memoria, como para identificar nuevos objetivos para el tratamiento de los trastornos del estado de ánimo y ansiedad", dijo.
Kheirbek, cuya investigación en UCSF se enfoca en los circuitos neuronales que generan comportamientos relacionados con el estado de ánimo y la ansiedad, supervisó conjuntamente el estudio con Jonah Chan, PhD, miembro del Instituto Weill y el Profesor Distinguido Debbie y Andy Rachleff en el Departamento de Neurología,cuya investigación se centra en cómo el cerebro crea mielina y por qué se descompone en la esclerosis múltiple EM.
Creciente evidencia de que la mielina juega un papel en el aprendizaje
La mielina se forma durante el desarrollo temprano por las células cerebrales llamadas oligodendrocitos, que se envuelven cientos de veces alrededor de los axones ramificados que emanan de ciertas neuronas clave. Esto forma una capa gruesa de proteínas y grasas que actúa como un aislante alrededor de un cable eléctrico, fortaleciéndosey acelerar la señalización eléctrica en las vías nerviosas que conectan una neurona con la siguiente.
Este aislamiento es particularmente importante para las autopistas de información más ocupadas del cerebro, como las fibras nerviosas de alta velocidad que pueden extenderse tres pies o más, lo que le da al cerebro un control casi instantáneo sobre los músculos de su cuerpo. Daño a esta mielina y una pérdida asociada de músculoel control son características de la EM, pero se ha prestado relativamente poca atención a la posibilidad de que la mielina también pueda sufrir cambios dinámicos en el cerebro adulto sano.
Sin embargo, en los últimos años los científicos han descubierto que se forma una nueva mielinización en el cerebro durante el aprendizaje a largo plazo, específicamente en el aprendizaje motor ratones que aprenden a correr sobre ruedas complejas, por ejemplo y en el aprendizaje espacial ratones que aprenden a encontrar sucamino de regreso a una ubicación particular dentro de un laberinto.
Los científicos han sabido durante décadas que el aprendizaje depende inicialmente de la capacidad del cerebro para reconectarse formando nuevas conexiones entre las neuronas. Estos nuevos estudios representan una evidencia creciente de que la capacidad de la mielina para reforzar y mantener estas nuevas conexiones puede determinar qué hace que ciertos recuerdos se mantengan.
La mielina robusta puede estabilizar los recuerdos persistentes
El nuevo estudio lleva estos hallazgos un paso más allá, mostrando que los cambios en la mielina juegan un papel crítico no solo en los movimientos físicos de los animales, sino también en el establecimiento de recuerdos emocionales duraderos.
Cuando los ratones reciben una descarga eléctrica leve del pie en una cámara de acondicionamiento con varias señales contextuales, aprenden rápidamente a asociar la descarga con este contexto específico: cuando luego regresan a la misma cámara, se congelan, incluso en ausencia deshock. Esto se interpreta como una expresión conductual de miedo recordado.
En su nuevo estudio, los investigadores de la UCSF determinaron que la adquisición de un recuerdo de un choque en el pie de esta manera estaba acompañado por una mayor formación de mielina en la corteza prefrontal medial, una región del cerebro importante para la formación de recuerdos a largo plazo.
Para probar si esta nueva mielina era necesaria para que los animales aprendieran, los investigadores repitieron el experimento con ratones genéticamente modificados para no poder formar mielina nueva. Estos ratones inicialmente se congelaron en la cámara de acondicionamiento, pero a diferencia de los ratones normales, su miedo parecíase desvanecen después de aproximadamente un mes. Los investigadores concluyeron que la nueva formación de mielina no es necesaria para el aprendizaje inicial, sino que juega un papel específico en la consolidación y el mantenimiento de recuerdos de miedo duraderos.
Debido a que la mielina actúa para aumentar la velocidad y la eficiencia de las señales que pasan a lo largo de los axones, los cambios en la mielinización pueden influir en los patrones de señalización eléctrica importantes dentro de las redes neuronales. En su nuevo estudio, los investigadores descubrieron que perder la capacidad de formar mielina nueva produjo cambios a largo plazoen la actividad de las neuronas en la corteza prefrontal del ratón.
Simon Pan, un estudiante graduado en el programa de doctorado / doctorado de la UCSF y primer autor del nuevo Neurociencia de la naturaleza estudio, conceptualizó e inició el proyecto interdisciplinario entre los laboratorios Chan y Kheirbek.
"Este estudio es un avance significativo en nuestra comprensión de cómo el cerebro se remodela en respuesta a una experiencia de aprendizaje", dijo Pan. "Una propiedad cardinal de la mielina es su estabilidad, que lo posiciona de manera única para soportar una vida duradera e incluso vital.largos recuerdos en humanos, ratones y otros animales "
Comprender la plasticidad de la mielina podría ayudar al tratamiento del TEPT
En un experimento, los investigadores de UCSF descubrieron que los ratones tratados por primera vez con el fumarato de clemastina antihistamínico, una terapia potencial para la EM identificada por Chan en 2014 que funciona al aumentar la producción de mielina, mostraron un recuerdo inusualmente robusto a largo plazo de la memoria condicionada del miedo.
Los coautores del estudio señalaron que la resonancia magnética MRI de los veteranos de guerra con TEPT sugiere que han aumentado el contenido de mielina en el hipocampo del cerebro, una región asociada con experiencias consolidadas, transfiriéndolas de la memoria a corto y largo plazo.
"Esto plantea la posibilidad de que la mielinización aberrante pueda estar implicada en la fisiopatología del TEPT", dijo Kheirbek. "Las intensas respuestas de miedo observadas en pacientes con TEPT pueden ser comparables a las mayores respuestas de miedo exhibidas por los ratones tratados con clemastina con mayor mielinización".La plasticidad de la mielina podría ser beneficiosa para el aprendizaje experto, como tocar un piano o recordar lugares, pero también puede ser perjudicial si conduce a respuestas de miedo persistentes y sobregeneralizadas a situaciones cotidianas ".
Chan agregó: "Ahora estamos viendo que el proceso de generación de oligodendrocitos y mielinización puede ser bastante dinámico en el cerebro adulto normal. Es una forma de plasticidad que responde a la experiencia y que causa cambios duraderos. Esto es muy recienteconcepto que estamos en los primeros días de exploración ".
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por Universidad de California - San Francisco . Original escrito por Peter Farley. Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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