Investigadores del Instituto de Fisiología Celular encontraron que el rastro está cifrado en los llamados ensambles neuronales, grupos de neuronas con actividad espontánea que pueden funcionar sin estímulos externos. Con estudios in vitro en tejido cerebral de ratas, probaron la existencia —antes sólo hipotética— de los mismos.

Para detectar la “huella”, los científicos desarrollaron métodos de visualización combinados que correlacionan dos diferentes mediciones y permiten observar pequeños grupos de neuronas, algo que no es posible con las modernas técnicas de imagen como resonancia magnética.

Con este trabajo, publicado en marzo en el Journal of Neurophysiology, que le dedicó su portada, el equipo de investigadores no sólo sienta las bases para estudiar microcircuitos cerebrales en vivo; también aporta claves importantes para entender enfermedades como Alzheimer y Parkinson, o evaluar drogas contra ellas.

“Hasta ahora en la literatura sólo hay pruebas indirectas de la memoria. Pensamos que es la primera vez que se ve de manera directa en el tejido cerebral de mamíferos”, argumenta José Bargas, líder del laboratorio multidisciplinario (que integra sicólogos, ingenieros, médicos, biólogos y físicos) donde se hizo el estudio.

El mecanismo que observaron a nivel celular ya había sido postulado por sicólogos y matemáticos y aplicado en el diseño de máquinas o programas para alojar memoria artificial. “Pero es muy distinto verlo en un cerebro de verdad como lo hicimos”, añade Bargas.

Visualización refinada

Los investigadores registraron las señales eléctricas (de microvolts), así como el movimiento del calcio en células nerviosas provenientes de tejido cortical y estriado del cerebro de ratas. Para ello, emplearon dos técnicas: la electrofisiología (con electrodos y amplificadores) y la epifluorescencia.

Esta última utiliza una cámara de video, que proyecta la imagen de neuronas individuales en un monitor. Cuando existe actividad en ellas, la imagen correspondiente muestra un destello. Luego, correlacionaron los datos obtenidos y les aplicaron algoritmos de ingeniería para identificar patrones de acción conjunta.

Así, encontraron que los trazos de la memoria dependen de las fuerzas relativas que las conexiones nerviosas adquieren al paso del tiempo. Esto es, si dos o más neuronas se activan conjuntamente o dentro de un lapso determinado, sus sinapsis (uniones) se fortalecen.

Aún más: si dichas sinapsis se usan en forma recurrente, se establecen rutas de conexión preferentes. Por ejemplo: si la neurona A activa a la B, ésta a la C y luego se reinicia el ciclo, con el tiempo la ruta A-B-C-A-B-C... se activará más fácilmente y conformará un ensamble neuronal.

Para determinarlo, los científicos estimularon el sistema de memoria (colinérgico) con un neurotransmisor, la acetilcolina. Al hacerlo, vieron que las neuronas creaban nuevas rutas, con numerosas combinaciones para guardar impresiones y que los ciclos cerrados se reproducían muchas veces.