Descubierto un nuevo mecanismo para reforzar las redes cerebrales de la memoria

La colaboración internacional de neurocientíficos y físicos ha permitido localizar grupos de neuronas, desconocidos hasta ahora, que son
fundamentales para la consolidación de la memoria. Este hallazgo, que se publica en la revista Nature, supone una nueva forma de abordar el análisis de cómo cómo coordina el cerebro el flujo de información que recibe e identifica las poblaciones de neuronas críticas en cada red cerebral, que supone un problema fundamental en neurociencia. Esas poblaciones de neuronas o nodos críticos son esenciales para la integración de las distintas redes neuronales que intervienen en procesos tan importantes como el aprendizaje y la memoria.

Son nodos "críticos" para favorecer la memoria aunque no reciban tantas conexiones como los "hubs"

El laboratorio del doctor Santiago Canals, del Instituto de Neurociencias de San Juan de Alicante UMH-CSIC, ha aportado su experiencia pionera en el estudio de las redes de memoria. Y, al otro lado del Atlántico, el doctor Hernán Makse y su equipo, del  Instituto Levich de Física de la Universidad de la Ciudad de Nueva York, han contribuido con sus investigaciones, también de vanguardia, en el análisis de redes complejas. Juntos han utilizado por primera vez la teoría de percolación para localizar en ratones los nodos que, por su posición estratégica en las redes cerebrales, son “críticos” para favorecer la formación de memorias, aunque no reciban tantas conexiones como los “hubs”, en los que hasta ahora se había centrado la atención.

“El resultado ha sido una sorpresa”, explica el doctor Santiago Canals, del Instituto de Neurociencias UMH-CSIC, porque se ha encontrado que “los nodos críticos para el funcionamiento de las redes de memoria del hipocampo se localizan, en realidad, en el núcleo accumbens, una estructura que forma parte del sistema de recompensa del cerebro. Un hallazgo que no hubiéramos podido predecir a priori sin este nuevo enfoque. Hasta ahora sabíamos que el núcleo accumbens participa en la formación de memorias, entre otras funciones, pero desconocíamos su papel fundamental para estabilizar la interacción entre el hipocampo y otras regiones de la corteza cerebral, como acabamos de descubrir. Estas interacciones son fundamentales para la consolidación a largo plazo de las memorias, entre otras cosas”.

Este estudio apunta a que las memorias que requieren la interacción del hipocampo y la corteza prefrontal necesitan también la intervención del núcleo accumbens para formarse. Este resultado se confirma con la inactivación farmacogenética del núcleo accumbens, que elimina por completo la formación de la red de memoria, mientras que la inactivación de otras áreas del cerebro deja intacta esta red.
El trabajo también sugiere que la sincronización entre el núcleo accumbens, el hipocampo y la corteza cerebral, a la hora de almacenar nueva información, proporciona un mecanismo para la actualización de los recuerdos que guiará los comportamientos futuros, de acuerdo con la información almacenada en el pasado.

“Nuestros resultados tienen implicaciones prácticas para tratar patologías del cerebro basadas en la conectividad funcional, como la adicción a sustancias de abuso, la esquizofrenia o la depresión. Permite, por ejemplo, diseñar protocolos de intervención dirigidos a nodos críticos del cerebro para manipular su actividad, buscando reforzar conexiones entre redes neuronales cerebrales, por ejemplo, para
reforzar la memoria”, explica el doctor Canals. Además, las alteraciones en la conectividad funcional de las distintas redes cerebrales podrían utilizarse como biomarcador diagnóstico y de pronóstico de distintas enfermedades.

Nuestros resultados tienen implicaciones prácticas para tratar patologías del cerebro", dice un investigador

Algunas herramientas clínicas, como la estimulación magnética transcraneal o la estimulación cerebral profunda, podrían beneficiarse de esta nueva aproximación, que permite localizar las áreas a estimular en algunos trastornos neurológicos o psiquiátricos, especialmente aquellos que se cree que son el resultado de las disfunciones de la red. El hallazgo puede servir también como guía para la cirugía del
tumor cerebral mediante la identificación de áreas esenciales que se deben preservar durante la intervención quirúrgica.