El estado epigenético de una neurona es clave para su papel en la codificación de la memoria, según la conclusión principal de un estudio experimental de investigadores suizos. Aseguran que arrojan luz sobre el paso inicial de la formación de la memoria.
Antes de continuar con este estudio experimental de la Escuela Politécnica Federal de Lausana (EPFL), en Suiza, explicar que la epigenética o epigenómica -según National Human Genome Research Institute de Estados Unidos- se centra en estudiar “los cambios del ácido desoxirribonucleico (ADN) que no implican alteraciones de la secuencia subyacente”.
Las letras del ADN y las proteínas que interactúan con él pueden tener modificaciones químicas que cambian el nivel en el que los genes se activan y desactivan.
Ciertas modificaciones epigenéticas se pueden transmitir de la célula progenitora a la célula hija, durante la división celular o de una generación a la siguiente.
Así, en el estudio experimental dirigido por el neurocientífico Johannes Gräff, de EPFL, que aparece en Science, se recuerda que, en el interior de cada célula de un organismo vivo, el material genético codificado por el ADN es el mismo, pero los distintos tipos de células que componen el cuerpo, como las células de la piel, las renales o las nerviosas, expresan cada una un conjunto diferente de genes. La epigenética es el mecanismo por el cual las células controlan dicha actividad génica, sin cambiar la secuencia del ADN.
Rastro de la memoria
En la conclusión principal del estudio se hace hincapié en que estos hallazgos demuestran que la elegibilidad de una neurona para reclutarse en el rastro de memoria depende de su estado epigenético previo al aprendizaje y, por lo tanto, identifican la plasticidad de la cromatina como innovación para la codificación de la información.
Para estos científicos, “el paisaje epigenético de una neurona podría representar una plantilla adaptable para registrar e integrar señales ambientales de una manera dinámica y duradera”.
Es bien sabido por los neurocientíficos que, cuando formamos un nuevo recuerdo, el cerebro sufre cambios físicos y funcionales conocidos colectivamente como huella de memoria, que representa los patrones específicos de actividad y las modificaciones estructurales de las neuronas que ocurren cuando se forma un recuerdo y luego se evoca.
Sin embargo, ¿cómo decide el cerebro qué neuronas participarán en un rastro de memoria? Diversos trabajos sugieren que la excitabilidad inherente de las neuronas desempeña un papel, pero la visión actualmente aceptada del aprendizaje ha descuidado la observación del interior del centro de mando de la neurona en su núcleo.
Gräff y su equipo se preguntaron si los factores epigenéticos podrían influir en la función memorística de una neurona, que puede estar epigenéticamente abierta cuando el ADN dentro de su núcleo se desenreda; y cerrada cuando el ADN es compacto y apretado, como explican.
Neuronas abiertas
Así, se encontraron con que las neuronas abiertas son las que tienen más probabilidades de reclutarse en el rastro de la memoria, el conjunto escaso de neuronas del cerebro que muestra actividad eléctrica cuando se aprende algo nuevo. De hecho, las neuronas que estaban en un estado de cromatina más abierto también eran las que mostraban una mayor actividad eléctrica.
Este equipo de la EPFL utilizó un virus para introducir enzimas epigenéticas que inducían artificialmente la apertura de las neuronas. Descubrieron que los murinos aprendían mucho mejor. Cuando los científicos utilizaron el método opuesto para cerrar el ADN de las neuronas, la capacidad de aprendizaje de los ratones se anuló.
Para Gräff, estos hallazgos abren nuevas vías para comprender el aprendizaje que abarca el núcleo de la neurona, e incluso podrían conducir algún día al desarrollo de fármacos para mejorar el aprendizaje. “Se alejan -dice- de la visión neurocientífica dominante sobre el aprendizaje y la memoria que se centra en la importancia de la plasticidad sináptica, y ponen el énfasis en lo que sucede dentro del núcleo de una neurona, en su ADN. Esto es especialmente importante, ya que muchos trastornos cognitivos, como la enfermedad de Alzheimer y el trastorno de estrés postraumático, se caracterizan por mecanismos epigenéticos que fallan”.
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