La molécula que “pega” los recuerdos en el cerebro para toda la vida
¿Cómo perduran nuestros recuerdos toda la vida? Una investigación pionera descubre un pegamento molecular que ayuda a garantizar la formación y estabilizar los recuerdos en el encéfalo.
Por James Devitt
Una molécula conocida como KIBRA juega un papel crucial en la memoria, el aprendizaje y la señalización neuronal. Imagen generada con DALL-E
La primera vez que visitamos un zoo, el primer día de colegio, el día en que aprendimos a montar en bicicleta… Tenemos recuerdos de nuestra infancia guardados hasta bien entrada la edad adulta. Pero ¿cómo es posible que nuestro cerebro guarde recuerdos que duran toda la vida?
Un nuevo estudio publicado en la revista Science Advances, realizado por un equipo de investigadores internacionales, ha dado con una explicación biológica para los recuerdos a largo plazo, esto es, aquellos que permanecen almacenados en nuestra memoria durante períodos prolongados, desde semanas hasta décadas. En concreto, los neurocientíficos han descrito el papel que juega en la memoria una molécula llamada KIBRA. Esta actúa como pegamento para otras moléculas, que permiten que se solidifique la formación de recuerdos.
"Los esfuerzos anteriores por comprender cómo las moléculas almacenan la memoria a largo plazo se centraron en las acciones individuales de moléculas aisladas —explica André Fenton, profesor de Ciencias Neuronales de la Universidad de Nueva York (Estados Unidos) y uno de los investigadores principales del estudio. Y añade—: Nuestro estudio muestra cómo trabajan juntas para garantizar el almacenamiento perpetuo de la memoria".
Sinapsis fuertes y débiles
"Una mejor comprensión de cómo conservamos nuestros recuerdos ayudará en el futuro a esclarecer y tratar las enfermedades relacionadas con la memoria —explica Todd Sacktor, profesor de Fisiología, Farmacología, Anestesiología y Neurología de la Universidad de Ciencias de la Salud SUNY y uno de los investigadores principales del estudio.
Hace tiempo que se sabe que las neuronas almacenan la información en la memoria en forma de patrones de sinapsis fuertes y sinapsis débiles, que determinan la conectividad y la función de las redes neuronales. Recordemos que la sinapsis es un término utilizado en neurociencia para describir la conexión funcional entre dos neuronas o entre una neurona y una célula efectora, como una célula muscular o glandular. Es el sitio donde se transmite la señal eléctrica o química de una célula nerviosa (neurona presináptica) a otra célula (neurona postsináptica) o a una célula efectora.
Desde hace tiempo, los científicos saben que las moléculas que intervienen en las sinapsis son inestables, se mueven continuamente en las neuronas y se desgastan y sustituyen en horas o días. Esta inestabilidad plantea la siguiente pregunta: ¿Cómo es posible, entonces, que los recuerdos se mantengan estables durante años o décadas?
Los experimentos revelan que KIBRA es el eslabón perdido en la memoria a largo plazo
En un estudio con ratones de laboratorio, los científicos se centraron en el papel de KIBRA, una proteína codificada por el gen WWC1 (WW and C2 domain-containing protein 1) que es conocida por su papel en varios procesos celulares importantes, especialmente en el cerebro. En efecto, diferentes estudios han mostrado que KIBRA está implicada en la regulación de la memoria a largo plazo; variantes en el gen WWC1 han sido asociadas con diferencias en la capacidad de memoria en humanos.
Para este estudio en concreto, los investigadores se centraron en las interacciones de KIBRA con otras moléculas cruciales para la formación de la memoria. Es el caso de la proteína quinasa Mzeta (PKMzeta). Esta enzima es la molécula más crucial que se conoce para fortalecer las sinapsis normales de los mamíferos, pero se degrada después de unos días de existencia.
Los experimentos revelan que KIBRA es el eslabón perdido en la memoria a largo plazo, y que actúa como una etiqueta sináptica persistente o pegamento que se adhiere a las sinapsis fuertes y a PKMzeta, al tiempo que evita la creación de sinapsis débiles.
Los recuerdos se almacenan mediante la interacción de dos proteínas: una proteína estructural, KIBRA (verde), que actúa como una etiqueta sináptica persistente, y una enzima que fortalece la sinapsis, la proteína quinasa Mzeta (rojo). Los fármacos que interrumpen la interacción que perpetúa la memoria (gris y naranja) borran los recuerdos preestablecidos a largo plazo y remotos. Cortesía: Changchi Hsieh, Ph.D.
"Durante la formación de la memoria, las sinapsis involucradas en su consolidación se activan, y KIBRA se posiciona selectivamente en estas sinapsis —explica Sacktor. Y añade—: PKMzeta luego se adhiere a la etiqueta sináptica KIBRA y mantiene esas sinapsis fuertes. Esto permite que las sinapsis se adhieran a las KIBRA recién creadas, atrayendo a más PKMzeta recién creadas".
Como Sacktor y sus colegas adelantan en el artículo que han publicado en la revista Science Advances, la ruptura del enlace KIBRA-PKMzeta borra la memoria antigua. Trabajos anteriores habían demostrado que el aumento aleatorio de PKMzeta en el encéfalo mejora los recuerdos débiles o desvaídos, lo cual era misterioso, porque debería haber hecho lo contrario al actuar en ubicaciones aleatorias, pero el etiquetado sináptico persistente de KIBRA explica por qué el PKMzeta adicional mejoraba la memoria, al actuar solo en los sitios marcados con KIBRA.
"El mecanismo persistente de marcado sináptico explica por primera vez estos resultados, que son clínicamente relevantes para los trastornos neurológicos y psiquiátricos de la memoria —observa Fenton, que también forma parte de la Universidad de Nueva York.
Como la paradoja del barco de Teseo
Los autores del artículo señalan que la investigación confirma un concepto introducido en 1984 por Francis Crick, codescubridor de la estructura molecular en forma de doble hélice del ADN. Sacktor y Fenton señalan que su hipótesis propuesta para explicar el papel del cerebro en el almacenamiento de la memoria a pesar de los constantes cambios celulares y moleculares es el mecanismo del barco de Teseo, tomado prestado de un argumento filosófico procedente de la mitología griega en el que nuevos tablones sustituyen a los viejos para mantener el barco de Teseo durante años.
La paradoja de Teseo es una pardoja de reemplazo que se pregunta si cuando a un objeto se le reemplazan todas sus partes, este sigue siendo el mismo. Este es un antiguo concepto de la filosofía occidental fue discutido por Heráclito y Platón entre los años 500 a.C. y 400 a.C.
"El mecanismo de marcado sináptico persistente que hemos hallado es análogo a la forma en que los tablones nuevos sustituyen a los viejos para mantener el Barco de Teseo durante generaciones, y permite que los recuerdos duren años aunque se sustituyan las proteínas que mantienen la memoria —explica Sacktor. Y concluye—: Francis Crick intuyó este mecanismo del barco de Teseo, incluso predijo el papel de una proteína quinasa. Pero tardó cuarenta años en descubrir que los componentes son KIBRA y PKMzeta y en elaborar el mecanismo de su interacción". ▪️
Información facilitada por la Universidad de Nueva York -Adaptación: Enrique Coperías / RexMolón Producciones
Fuente: Panayiotis Tsokas et al. KIBRA anchoring the action of PKMζ maintains the persistence of memory. Science Advances (2024). DOI: 10.1126/sciadv.adl0030
