28 julio 2018

Para recordar, el cerebro tiene que olvidar activamente


"Tal vez el cerebro está diseñado para olvidar la información." Ronald Davis, The Scripps Research Institute

Los investigadores encuentran evidencia de que los sistemas neuronales eliminan activamente los recuerdos, lo que sugiere que el olvido puede ser el modo predeterminado del cerebro.

Nuestros recuerdos no se desvanecen por sí solos. Nuestros cerebros están editando constantemente nuestros recuerdos, desde el momento en que se forman esos recuerdos.

Toma Vagner para Quanta Magazine

Décadas de investigación se han centrado en cómo el cerebro adquiere información, lo que resulta en teorías que sugieren que los recuerdos a corto plazo están codificados en el cerebro como patrones de actividad entre las neuronas, mientras que los recuerdos a largo plazo reflejan un cambio en las conexiones entre las neuronas. Lo que no ha recibido casi tanta atención de los investigadores de la memoria es cómo se olvida el cerebro. "La gran mayoría de las cosas que me están sucediendo en la vida -la experiencia consciente que estoy teniendo ahora mismo- probablemente no voy a recordar cuando tenga 80 años", dijo Michael Anderson , un investigador de la memoria en la Universidad de Cambridge, que ha estado estudiando el olvido desde la década de 1990. "¿Cómo es que el campo de la neurobiología en realidad nunca se ha tomado en serio el olvido?"
"Sin olvidar, no tendríamos memoria en absoluto", dijo Oliver Hardt , que estudia la memoria y el olvido en la Universidad McGill en Montreal. Si recordáramos todo, dijo, seríamos completamente ineficientes porque nuestros cerebros siempre estarían inundados de recuerdos superfluos. "Creo que el cerebro actúa como un dispositivo de codificación promiscuo", dijo, y señaló que por la noche muchas personas pueden recordar hasta los eventos más mundanos de su día en detalle, pero luego los olvidan en los días o semanas siguientes.
La razón, piensa, es que el cerebro no sabe de inmediato lo que es importante y lo que no, por lo que intenta recordar lo más posible al principio, pero gradualmente olvida la mayoría de las cosas. "Olvidar sirve como filtro", dijo Hardt. "Filtra las cosas que el cerebro considera sin importancia".
Los experimentos en los últimos años finalmente están comenzando a aclarar la naturaleza de ese filtro.


Huellas de recuerdos
La memoria es un tema complicado por muchas razones, una de las cuales es que todas las criaturas tienen recuerdos, desde organismos muy simples como las babosas de mar e insectos hasta los humanos y otros animales con cerebros complejos. Las diferencias en cómo funciona la memoria a veces pueden ir de la mano con esas diferentes arquitecturas del sistema nervioso.
Además, incluso dentro de una sola especie, puede haber varios tipos de memoria, y pueden estar interrelacionados pero también centrados en diferentes partes del cerebro. Por ejemplo, los recuerdos adquiridos recientemente en mamíferos a menudo dependen de la participación del hipocampo, mientras que la memoria a largo plazo puede involucrar más áreas corticales del cerebro. Los mecanismos también pueden variar entre esos tipos de memoria.
Seguir esa variedad es ahora una creciente apreciación de que el olvido, la pérdida funcional de recuerdos, también puede venir en diversas formas. Las teorías pasadas sobre el olvido enfatizaban sobre todo los procesos relativamente pasivos en los que la pérdida de recuerdos era consecuencia de los rastros físicos de esos recuerdos (lo que algunos investigadores llaman "engramas") que se degradan naturalmente o se vuelven más difíciles de acceder; esos engramas suelen ser interconexiones entre las células cerebrales que los impulsan a disparar de cierta manera. Este proceso de olvido podría involucrar la decadencia espontánea de las conexiones entre neuronas que codifican una memoria, la muerte aleatoria de esas neuronas, la falla de sistemas que normalmente ayudarían a consolidar y estabilizar nuevos recuerdos, o la pérdida de claves de contexto u otros factores que podrían hacer que sea difícil recuperar una memoria.
Ahora, sin embargo, los investigadores están prestando mucha más atención a los mecanismos que activamente borran u ocultan esos engramas de memoria.
Olvidar intrínsecamente
Una forma de olvido activo que los científicos identificaron formalmente en 2017 se llama olvido intrínseco. Implica un cierto subconjunto de células en el cerebro, que Ronald Davis y Yi Zhong , que escribieron el artículo que introdujo la idea, casualmente llaman "células olvidadas", degradan los engramas en las células de memoria.
Esta idea surgió después de que Davis, un neurocientífico del Instituto de Investigación Scripps en Jupiter, Florida, y sus colegas informaran que la fruta arroja descargas eléctricas leves al tiempo que las expone a un olor. Las moscas aprendieron rápidamente a evitar el olor , asociándolo con el impacto.
Ron Davis del Instituto de Investigación Scripps y sus colegas identificaron un mecanismo de "olvido intrínseco" en las moscas de la fruta que comienza a borrar los recuerdos inmediatamente después de que se forman.
Davis y sus colegas observaron un cierto conjunto de neuronas en los cerebros de las moscas de la fruta que liberan continuamente el neurotransmisor dopamina a otras personas llamadas neuronas corporales de hongos. Descubrieron que la dopamina juega un doble papel en la formación y el olvido de los recuerdos. Después de que Davis y sus colegas entrenaron a las moscas, bloquearon la liberación de dopamina en las células del cuerpo de los hongos y descubrieron que los puntajes de memoria de las moscas eran dos veces más altos cuando se probaron tres horas después.
La explicación que Davis y su equipo propusieron es que después de que se forme un nuevo recuerdo, el mecanismo de olvido basado en la dopamina comience a borrarlo. Davis piensa que este borrado ocurre porque las celdas invierten los cambios estructurales que crearon el engrama de la memoria. La inclinación natural de las células es volver a ser como eran antes de aprender la memoria, es decir, a menos que el pensamiento sea reconocido de alguna manera como importante. Luego, el engrama se preserva a través de algún tipo de proceso de consolidación, que mantiene un equilibrio entre lo aprendido y lo olvidado.
"Tal vez el cerebro está diseñado para olvidar la información", dijo Davis. En algún lugar del cerebro, señaló, puede haber algún tipo de juez que le diga que anule el proceso de olvido cuando se trata de algo que valga la pena recordar a largo plazo.
Zhong, un neurocientífico de la Universidad de Tsinghua en Beijing, y su equipo también han manipulado exitosamente el olvido en ratones. En 2016 descubrieron que la inhibición de una proteína específica llamada Rac1 en las neuronas del hipocampo prolongaba la retención de recuerdos de menos de 72 horas a por lo menos 120 horas en muchos casos. El aumento de la actividad de Rac1 redujo la vida de los recuerdos a menos de 24 horas. Trabajos anteriores del grupo de Zhong habían demostrado que Rac1 estaba involucrado de manera similar en varias formas de olvido en moscas de la fruta.
Como Davis y Zhong argumentaron en su revisión conjunta de 2017 , todos esos hallazgos sugieren que los procesos celulares mediados por la dopamina y Rac1 erosionan constantemente los recuerdos recién formados. "Desde esta perspectiva", escribieron, "olvidar como mediado por mecanismos de olvido intrínsecos puede ser el estado predeterminado del cerebro; el olvido intrínseco puede operar crónicamente a un nivel bajo para eliminar lentamente cada memoria recién adquirida, aunque su fuerza puede estar regulada por factores internos o externos".
Nuevas neuronas y viejos recuerdos
Otro proceso celular que parece causar su propia forma de olvidar es la neurogénesis, el nacimiento de nuevas neuronas en el cerebro.
La conexión de la neurogénesis con la memoria y el olvido es complicada. Estudios previos han demostrado que la neurogénesis puede ser importante para la formación de nuevos recuerdos: en pruebas en animales de laboratorio, las drogas que inhiben la neurogénesis en el hipocampo pueden interferir con la formación de memoria nueva, y los fármacos que mejoran la neurogénesis parecen ayudar a aprender nuevas tareas si se dan antes del proceso de aprendizaje.
Irina Calin-Jageman, investigadora de la Universidad Dominicana, es co-líder del laboratorio "Slug Squad" que ha encontrado evidencia de que los procesos activos de olvido en el cerebro no siempre borran por completo los recuerdos. "Todo no es solo gradualmente, se ha ido por completo", dijo.
Pero los efectos no son todos positivos para la memoria, como descubrieron Paul Frankland , un neurocientífico de la Universidad de Toronto y el Hospital for Sick Children , y sus colegas mientras trabajaban con ratones.
En su experimento , primero permitieron a los ratones crear una memoria mediante el entrenamiento en una tarea. Horas más tarde, con medicamentos, elevaron el nivel de neurogénesis en los animales para probar si la integración de nuevas neuronas en el hipocampo afectaría la estabilidad de la memoria ya almacenada. Cuando el equipo de Frankland probó los ratones aproximadamente un mes más tarde, su recuerdo del entrenamiento fue mucho peor que el de los ratones que no habían recibido el impulso de neurogénesis posterior.
Frankland sospecha que la neurogénesis puede complicar el desafío de recuperar recuerdos previos del hipocampo. Si el cableado neuronal añadido se superpone con el circuito que contiene memorias antiguas, puede dañar los engramas más antiguos o dificultar el aislamiento de los antiguos entre los antiguos. Comparó el problema con la reparación de productos electrónicos: "Si entras y comienzas a reconfigurar algo", dijo Frankland, "cualquier información almacenada en ese circuito podría degradarse".
“Si puedes aprovechar la forma en que el cerebro olvida, quizás puedas debilitar estos recuerdos desadaptativos.” Paul Frankland, Universidad de Toronto
Una evidencia que respalda su teoría proviene del trabajo de seguimiento  publicado a principios de este año que mostró que el efecto perjudicial de la neurogénesis hipocampal es peor para los recuerdos relativamente recientes. Recuerdos mucho más antiguos no parecen estar dañados por eso. La explicación de Frankland es que los recuerdos más antiguos son menos sensibles a este efecto porque el cerebro transfiere gradualmente recuerdos importantes del hipocampo a la corteza para su almacenamiento a largo plazo. La neurogénesis en el hipocampo hoy por lo tanto es más perjudicial para los recuerdos de hace una semana que para los de hace meses o años.
De hecho, Frankland señaló que el olvido producido por la remodelación de los circuitos del hipocampo a través de la neurogénesis ocurre más lentamente que el olvido intrínseco basado en la dopamina y Rac1 que Davis y Yi observaron: a las neuronas recién creadas les lleva varias semanas crear nuevas conexiones y contribuir a los procesos de olvido en el trabajo.
¿Qué sucede con los recuerdos olvidados?
Cuando los recuerdos son olvidados por cualquier mecanismo, ¿qué les sucede? ¿Se eliminan todos los rastros de ellos? ¿O persisten de alguna forma no disponible para nosotros?
Un conjunto de respuestas que parece aplicarse a al menos algunos tipos de memoria provino del trabajo publicado el año pasado por Robert Calin-Jageman e Irina Calin-Jageman , investigadores demarido y mujer que dirigen un laboratorio de neurociencia del comportamiento en la Universidad Dominicana en River Forest , Illinois. La pareja, que ha estado estudiando cómo las babosas marinas forman recuerdos durante una década, recientemente cambiaron su atención a la neurobiología de cómo los animales olvidan.

Según Robert Calin-Jageman, de la Dominican University, en los experimentos que realizó Slug Squad, "algún fragmento de la memoria de sensibilización previa" persistió incluso después de que los animales olvidaron lo que habían aprendido.

En la primera etapa de sus experimentos, el mar "sensibilizado" de Calin-Jagemans choca con descargas eléctricas en un lado de su cuerpo, pero no en el otro. En efecto, les enseñaron a las babosas de mar a mostrar una respuesta reflexiva más grande en el lado entrenado de su cuerpo. Luego dejan que las babosas marinas olviden esta respuesta aprendida durante un período de descanso de una semana, de modo que sus respuestas a los choques fueron simétricas de nuevo.

Luego, los investigadores trotaron la memoria de las babosas marinas con otra ronda de choques moderados. El día después de este recordatorio, vieron que el lado de los animales que habían sido previamente sensibilizados estaba reaccionando nuevamente más que el lado no entrenado. Esta diferencia mostró que algún fragmento de la memoria persistió en el cerebro del animal. "El animal ha cambiado su comportamiento porque el sistema nervioso codificó esa experiencia dolorosa previa", según Robert Calin-Jageman.

“Sin olvidar, no tendríamos memoria en absoluto.” Oliver Hardt, Universidad McGill

"Esto sugiere que todavía existía algún fragmento de la memoria de sensibilización previa en el lado entrenado", dijo, lo que insinuó "que debe haber habido algo latente en el cerebro" que preserva la asociación. Incluso después de una semana, una parte importante de la vida útil de un año de una babosa marina, el cerebro aún no ha vuelto a ser como antes de adquirir la memoria. "Nuestros resultados respaldan la idea de que no es solo la decadencia pasiva de los recuerdos", dijo Irina Calin-Jageman. "Todo no es solo gradual, completamente ido".

Para saber más sobre lo que sobrevivió al proceso de olvido, Calin-Jagemans y sus colegas observaron la expresión genética en ambos lados del cerebro de los animales, prestando especial atención a cerca de 1.200 genes que investigaciones previas habían relacionado con el almacenamiento de memoria en babosas marinas. Once de esos genes, descubrieron, todavía estaban activos en un lado del cerebro de los animales pero no en el otro, incluso después de que los animales aparentemente habían olvidado el impacto.

Por qué esos 11 genes estaban activos y qué función estaban sirviendo aún son incógnitas. Ni siquiera es seguro que su actividad se relacione directamente con la memoria olvidada; los investigadores tendrían que manipular estos genes para descubrirlo. Pero la posibilidad que excita a Calin-Jagemans es que esos genes estaban conectados a la memoria, ya sea para mantener algún remanente del engrama o para borrarlo.

Los estudios de babosas de mar en el laboratorio Calin-Jagemans están identificando algunos de los genes que parecen ayudar a mantener fragmentos de recuerdos borrados en el sistema nervioso.

Otra observación relevante es que los Calin-Jagemans dijeron que vieron un aumento en la expresión de las babosas de un neuroquímico llamado FMRFamide, un compuesto que funciona en las babosas de mar de forma similar a como lo hace la dopamina en los mamíferos. Si es así, es posible que FMRFamide se produzca para interrumpir los recuerdos en un proceso muy parecido a lo que Davis documentó para la dopamina en el olvido intrínseco de las moscas de la fruta.
Manipulando recuerdos

Para Robert Calin-Jageman, es emocionante que el olvido parezca ser un proceso biológico como la digestión o la excreción, porque eso significa que, al menos en teoría, puede subir o bajar. Cautelosamente especuló que, si estos hallazgos se mantienen en los humanos, los futuros investigadores podrían ayudar a las personas a olvidar los malos recuerdos con mayor facilidad y recordar los buenos por más tiempo.

Manipular el proceso del olvido puede eventualmente encontrar aplicaciones en el tratamiento de afecciones neurodegenerativas como la enfermedad de Alzheimer y otros tipos de declinaciones cognitivas que causan olvido excesivo entre los ancianos. También podría ser útil para aliviar los trastornos de estrés postraumático, en los cuales los pacientes se concentran en ciertos pensamientos. "Puedes imaginar que si puedes aprovechar la forma en que el cerebro olvida, quizás puedas debilitar estos recuerdos desadaptativos", dijo Frankland. Señaló que el olvido controlado también puede ayudar a romper adicciones.

Davis dijo que el potencial de futuras aplicaciones podría depender de la comprensión de todos los mecanismos de olvido activo. Él predijo que probablemente haya varios de los que aún son desconocidos para la ciencia.
Y antes de que las aplicaciones de olvido controlado lleguen a las clínicas, también enfrentarán el escrutinio de los especialistas en ética. "Probablemente sea peligroso si estás hablando de ser capaz de olvidar cosas de manera selectiva", agregó Frankland. "Pero si estás tomando un medicamento que promueve el olvido general, entonces veo menos problemas éticos".


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