Cuando hablamos acerca de nuestros recuerdos, inmediatamente los asociamos con algo relacionado a actividad neuronal. Aprender un idioma involucra ser expuestos a una cantidad masiva de información nueva. Nuestros cerebros intentan guardan la mayor cantidad de información posible. Pero, alguna vez te haz preguntado, ¿Cómo sucede este proceso?
Una comparación que normalmente se usa, es pensar que el cerebro es como una computadora que guarda la información que se le alimenta. Pero, eso no sucede tan comúnmente, a veces olvidamos lo que hemos aprendido a menos que practiquemos continuamente. Entonces, uno se pregunta, ¿Cómo es que las células del cerebro forman nuestros recuerdos?
Las conexiones entre las células del cerebro ocurren a través de uniones llamadas sinapsis. La palabra sinapsis proviene del griego synapsis, que significa conjunción. Las neuronas siempre están comunicándose entre ellas, y el fortalecimiento de estas conexiones es asociado con la formación de un recuerdo a través de un proceso llamado potenciación a largo plazo, o LTP por sus siglas en ingles que significan Long Term Potentiation.
La sinapsis se clasifica en pre- y post- sinapsis, lo que corresponde a la célula mandando el mensaje (pre-sinapsis) y la célula que recibe el mensaje (post-sinapsis). Cuando una neurona intenta enviar un mensaje, un cambio en el voltage de la membrana ocurre. Este cambio induce la liberación del aminoácido glutamato (el mensaje), el cual activa una serie de proteínas llamadas receptores de glutamato localizadas en la célula recipiente. Una vez que los receptores de glutamato son activados, iones de sodio son capaces de entrar a la post-sinapsis lo cual ayuda a producir un cambio en el voltaje de la membrana post-sináptica. Sin embargo, iones como el sodio no son suficientes para activar la maquinaria necesaria para fortalecer la formación de una memoria o recuerdo. Para lograr inducir la formación de una memoria nueva, iones de calcio necesitan entrar la célula recipiente para activar la maquinaria para el proceso de LTP. Una manera simple de verlo es considerar al glutamato como el mensaje desde la célula pre-sináptica y al calcio como el mensaje traducido para la célula post-sináptica. Existe un tipo de receptores de glutamato, que se caracterizan por ser las únicas puertas de entrada de calcio en la célula post-sináptica. Estos receptores se llaman receptores NMDA y son el personaje principal molecular para la formación de memorias.
Sinapsis. La comunicación entre neuronas ocurre a través de la conexión de dos células. Los receptores NMDA inducen LTP por la permeación de iones de calcio.
Los receptores NMDA no solo se caracterizan por su permeabilidad al calcio, sino también por su rol como “detectores coincidentes”, ya que solamente responderán cuando eventos simultáneos suceden en ambas lados de la sinapsis. Estos dos eventos son: 1) la célula que envía el mensaje necesita liberar glutamato, y 2) un cambio en el voltage de la membrana postsinaptica. Una vez que estos dos eventos han sucedido, la conexión entre neuronas se ha fortalecido. Fortalecimiento y debilitamiento de uniones neuronales es un fenómeno llamado plasticidad sináptica, donde la regulación de la comunicación de neuronas representa nuestros recuerdos. La plasticidad sináptica es frecuentemente asociada con el remodelamiento y el crecimiento de nuevas conexiones neuronales, la cual se podría entender como, la capacidad de memorizar nuevas palabras cuando practicamos un nuevo idioma.
Ya que los receptores NMDA son la maquinaria molecular de nuestras memorias, la comunidad científica ha estado interesada en estudiarlos desde su identificación a finales de los años setenta. Estudiar la estructura de estos receptores ha sido útil para entender su modo de activación. Ademas, investigadores han encontrado que cuando estos receptores no funcionan adecuadamente puede dar lugar a enfermedades neurológicas como Alzheimer y Parkinson. Debido a esto, el enfoque de investigación ha sido hacia el diseño de nuevos fármacos que tengan como blanco receptores NMDA involucrados en enfermedades del cerebro. Conforme el conocimiento científico avanza, los científicos tienen un mejor entendimiento de los procesos moleculares que llevan a la formación de nuestros recuerdos. Es emocionante pensar que algún día podremos controlar que recuerdos o memorias queremos recordar basándonos en como responden nuestros receptores NMDA, para así ser capaces de aprender un nuevo idioma en una forma mucho mas eficiente de como lo hacemos hoy en día.
Morris, R.G. (2013). NMDA receptors and memory encoding. Neuropharmacology 74, 32-40