Investigadores de EE UU han descubierto que otro tipo de células del cerebro, los astrocitos, forman redes que regulan los circuitos de la memoria en estrecha colaboración con las neuronas. La investigación cambia lo que se sabía hasta ahora de la formación de recuerdos y sobre el abordaje de patologías como el alzhéimer o el estrés postraumático.
Cuando se hablaba de memoria, hasta ahora en el mundo académico predominaba la idea de que conjuntos específicos de neuronas, denominados engramas, se activaban con el aprendizaje y almacenaban los recuerdos para posteriormente rememorar lo aprendido en cada experiencia relevante.
Un nuevo estudio publicado en la revista Nature muestra cómo otro tipo de células del cerebro, los astrocitos, forman redes que regulan los circuitos de la memoria en estrecha colaboración con las neuronas.
El descubrimiento de sus autores, investigadores de la Facultad de Medicina de Baylor, en Houston (EE UU), cambia lo que se sabía hasta ahora de la formación de recuerdos y tal vez sobre el abordaje de patologías asociadas a la pérdida de memoria, como el alzhéimer, o el trastorno de estrés postraumático, en el que distintos sucesos se evocan repetidamente y son difíciles de suprimir.
Los científicos, liderados por Benjamin Deneen, descubrieron que los procesos de aprendizaje activan subconjuntos de astrocitos en el hipocampo que regulan la recuperación de memorias, lo que indica que estas células cerebrales participan también “en la manifestación física y la expresión de los recuerdos”.
Gertrudis Perea, que lidera el Laboratorio de redes neuro-gliales del Instituto Cajal-CSIC, explica a SINC que este estudio muestra por primera vez cómo los astrocitos, en estrecha colaboración con las neuronas, forman las redes que regulan los circuitos de la memoria.
“En concreto, describe la existencia de grupos de astrocitos que, al igual que estas, se activan durante el proceso del miedo condicionado a un entorno específico, y cómo la activación de estas poblaciones de astrocitos era capaz de desencadenar la recuperación de recuerdos, incluso en contextos diferentes”, afirma Perea, que ha revisado el artículo publicado en Nature.
Los astrocitos están ligados a las neuronas y tienen funciones esenciales en la regulación de la función de los circuitos neuronales, incluidos los asociados con el aprendizaje y la memoria. Además, exhiben una plasticidad dependiente de la experiencia, en la que sus estados de activación, respuestas transcripcionales y propiedades funcionales están sintonizados con los estímulos ambientales y los estados internos, recuerdan los investigadores.
Esto llevó al grupo de Denee a suponer que la posibilidad de que participen activamente en la formación y recuperación de la memoria, en coordinación con los conjuntos neuronales, era una hipótesis viable.
Para probarla, desarrollaron herramientas de laboratorio para identificar la actividad de los astrocitos asociados a los circuitos cerebrales de la memoria. Posteriormente condicionaron a ratones para que sintieran miedo en una situación determinada. Los ratones demuestran su miedo quedándose rígidos e inmóviles, lo que los investigadores denominan quedarse ‘congelados’.
Los investigadores demostraron que, durante los acontecimientos de aprendizaje como el condicionamiento al miedo, un subconjunto de astrocitos del cerebro de los ratones expresaba un gen denominado c-Fos. Y lo utilizaron para comprobar si estos astrocitos participaban en la memorización de situaciones que provocaban miedo.
Para ello, activaron de forma específica el conjunto de astrocitos que llevaban este gen c-Fos en los ratones que habían tenido la experiencia de miedo, en un entorno neutro. Y los animales se “congelaron” en ausencia de un estímulo que los provocara miedo, lo que demuestra que la activación de los astrocitos era la responsable de estimular el recuerdo del miedo que habían aprendido previamente.
Se pensaba que los procesos de la memoria dependían únicamente de las neuronas. Este estudio muestra la existencia de subpoblaciones de astrocitos que participan directamente en su formación y recuperación
“Estos hallazgos amplían la noción de que los astrocitos exhiben una plasticidad dependiente de la experiencia, en la que su función se ajusta a las experiencias sensoriales o sociales, ilustrando nuevos papeles en la consolidación y el recuerdo de la memoria”, explican los investigadores.
“Tradicionalmente se pensaba que los procesos de la memoria dependían únicamente de las neuronas, específicamente de grupos llamados engramas. Este estudio muestra la existencia de subpoblaciones de astrocitos que participan directamente en su formación y recuperación”, apunta Perea.
El grupo de Deneen señala al gen que codifica para el factor nuclear I-A (NFIA) de unión a ADN como clave en la recuperación de la memoria. Esto sugiere que existen grupos de astrocitos vinculados de manera única a memorias particulares, igual que las neuronas, aclara Perea.
Con forma de estrella (a lo que deben su nombre), los astrocitos son el tipo de células más abundantes en el cerebro, se encuentran muy cerca de las neuronas y participan en procesos que favorecen la transmisión de información (neurotransmisión) y la plasticidad de los circuitos cerebrales. Sin embargo, durante mucho tiempo se consideraron como células que proporcionaban soporte y nutrición a las neuronas.
El investigador español Alfonso Araque, actualmente en la Universidad de Minnesota, planteó en 1998 durante su estancia posdoctoral en el laboratorio de Philip Haydon, en EE UU, que los astrocitos participaban activamente en la regulación de las sinapsis. Aunque entonces la comunidad científica se mostró bastante escéptica con la nueva función.
Este trabajo pone de manifiesto el potencial de los astrocitos para controlar los procesos que regulan la formación de memorias, influyendo de manera crucial en cómo interactuamos con el mundo que nos rodea
En 2007, la revista Science recogió la idea de ‘sinapsis tripartita’, en la que participaban activamente los astrocitos junto con las neuronas. El artículo recogía los resultados de la tesis doctoral de Gertrudis Perea, dirigida por Araque, que se incorporó al Instituto Cajal-CSIC después de su estancia posdoctoral en Estados Unidos.
Desde entonces los astrocitos han ido ‘ganando’ funciones de relevancia. Y la última prueba de ello es este nuevo artículo. “Este estudio pone de manifiesto el potencial de los astrocitos para controlar los procesos que regulan la formación de memorias, influyendo de manera crucial en cómo interactuamos con el mundo que nos rodea, que se basa en un contraste continuo entre percepción (información externa) y memoria (información interna)”, concluye Perea.
Referencia:
Michael R. Williamson et al.: ‘Learning-associated astrocyte ensembles regulate memory recall’. Nature (2024)
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