Avances científicos
Descubren que las 'sinapsis silenciosas' del cerebro ayudan a formar nuevos recuerdos
Hasta ahora, se creía que las sinapsis silenciosas solo estaban presentes durante el desarrollo temprano, cuando ayudan al cerebro a aprender la nueva información a la que se expone al principio de la vida.
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Neurocientíficos del Instituto Tecnológico de Massachusetts (MIT), en Estados Unidos, han descubierto que el cerebro adulto contiene millones de 'sinapsis silenciosas'. Pero, ¿de qué se trata? Se trata de conexiones inmaduras entre neuronas que permanecen inactivas hasta que son reclutadas para ayudar a formar nuevos recuerdos.
Hasta ahora, se creía que las sinapsis silenciosas solo estaban presentes durante el desarrollo temprano, cuando ayudan al cerebro a aprender la nueva información a la que se expone al principio de la vida. Sin embargo, según publica la revista 'Nature', el nuevo estudio del MIT ha revelado que en los ratones adultos, alrededor del 30% de todas las sinapsis de la corteza cerebral son silenciosas.
Cuando los científicos descubrieron por primera vez las 'sinapsis silenciosas' hace décadas, se observaron principalmente en los cerebros de ratones jóvenes y otros animales. Se cree que, durante el desarrollo temprano, estas sinapsis ayudan al cerebro a adquirir las enormes cantidades de información que los bebés necesitan para aprender sobre su entorno y cómo interactuar con él. En los ratones, se cree que estas sinapsis desaparecen hacia los 12 días de edad, lo que equivaldría a los primeros meses de vida la humana. Sin embargo, algunos neurocientíficos han propuesto que las sinapsis silenciosas pueden persistir hasta la edad adulta y contribuir a la formación de nuevos recuerdos.
¿En qué puede servir este descubrimiento?
La existencia de estas sinapsis silenciosas puede ayudar a explicar cómo el cerebro adulto es capaz de formar continuamente nuevos recuerdos y aprender cosas nuevas sin tener que modificar las sinapsis convencionales existentes, según dicen los investigadores.
"Estas sinapsis silenciosas buscan nuevas conexiones y, cuando se presenta información nueva e importante, se refuerzan las conexiones entre las neuronas correspondientes. Esto permite al cerebro crear nuevos recuerdos sin sobrescribir los recuerdos importantes almacenados en las sinapsis maduras, que son más difíciles de modificar", ha confirmado Dimitra Vardalaki, estudiante de posgrado del MIT y autora principal del estudio.
El equipo del MIT estaba haciendo un seguimiento de un hallazgo intrigante de un estudio anterior cuando se percató de estas 'sinapsis silencionsas'. En ese estudio, los investigadores demostraron que, dentro de una misma neurona, las dendritas, que son las extensiones en forma de antena que sobresalen de las neuronas, pueden procesar la entrada sináptica de diferentes maneras, dependiendo de su ubicación.
Como parte de ese estudio, los investigadores trataron de medir los receptores de neurotransmisores en diferentes ramas dendríticas, para ver si eso ayudaría a explicar las diferencias en su comportamiento. Para ello, usaron una técnica llamada eMAP. Con esta técnica, los investigadores pueden ampliar físicamente una muestra de tejido y luego etiquetar proteínas específicas en la muestra, lo que permite obtener imágenes de muy alta resolución. Mientras realizaban tales imágenes, hicieron un descubrimiento sorprendente: "Lo primero que vimos, que era súper extraño y no esperábamos, fue que había filopodios por todas partes".
¿Qué hacen los filopodios?
Los filopodios, son finas protuberancias de la membrana que se extienden desde las dendritas. Estos se habían visto antes, pero los neurocientíficos no sabían exactamente qué hacían ya que son tan diminutos que resultan difíciles de ver con las técnicas de imagen tradicionales.
Después de hacer esta observación, el equipo del MIT se propuso tratar de encontrar filopodios en otras partes del cerebro adulto, utilizando la técnica eMAP. Para su sorpresa, encontraron filopodios en el córtex visual de los ratones y en otras partes del cerebro, a un nivel 10 veces superior al observado anteriormente. También descubrieron que los filopodios tenían receptores de neurotransmisores llamados receptores NMDA, pero no receptores AMPA. Los receptores NMDA normalmente requieren la cooperación con los receptores AMPA para pasar las señales.
¿Cómo lo descubrieron?
Para investigar si estos filopodios podrían ser 'sinapsis silenciosas', los investigadores utilizaron una versión modificada de una técnica experimental conocida como 'patch clamping'. Esto les permitió controlar la actividad eléctrica generada en los filopodios individuales mientras intentaban estimularlos imitando la liberación del neurotransmisor glutamato desde una neurona vecina.
Mediante esta técnica, descubrieron que el glutamato no generaba ninguna señal eléctrica en el filopodio que recibía la entrada, a menos que se desbloquearan experimentalmente los receptores NMDA. Así, afirman que esto respalda la teoría de que los filopodios representan 'sinapsis silenciosas' en el cerebro.
¿En qué trabajan ahora?
Los investigadores buscan ahora pruebas de estas 'sinapsis silenciosas' en el tejido cerebral humano. También esperan estudiar si el número o la función de estas sinapsis se ven afectados por factores como el envejecimiento o las enfermedades neurodegenerativas.
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