Científicos en busca del “espacio de la memoria” en el cerebro

La naturaleza de esta forma física (así sea en forma de breves conexiones neuronales) y su ubicación siguen siendo un misterio, pero uno que podría ser resuelto en los próximos años. Y los científicos están muy interesados en resolverlo, porque así podría comenzar a pensarse en la “transmisión de recuerdos” de una máquina a un ser humano, y viceversa.

Pero ¿cómo sabemos que la memoria existe de forma física? Bueno, para entender esto hay que retroceder casi 60 años, a los tiempos en que el Dr. James Vernon McConnell, psicólogo de la Universidad de Michigan, comenzó a estudiar la memoria en algunas planarias.

Planarias

Las planarias son gusanos increíblemente básicos, con poco más que algunas conexiones neuronales. Sin embargo, pese a su simpleza son capaces de recordar cosas muy básicas, como la asociación entre luz y dolor.

El Dr. McConnell se aprovechó de esto y comenzó a aplicarles un pequeño choque eléctrico inmediatamente después de poner una luz. Poco tiempo después las planarias se acostumbraron y se contraían al ver la luz, antes del choque eléctrico. A su manera, “recordaban” lo que les había sucedido.

Las planarias tienen otra propiedad: al cortarse en dos a parte más larga regenerará el resto del cuerpo. Esto quiere decir que si le cortan la cabeza el animal construirá una nueva, con todo y su primitivo cerebro. McConnell continuó con su experimento y cortó las planarias en partes diferentes.

Así se ve una planaria

Aquellas que tenían su cerebro y reconstruyeron su cola “recordaban” bien el impacto de la luz. Aquí no hubo nada inesperado. Lo interesante fue que las planarias a las que les habían cortado la cabeza también lo recordaban… así hubieran perdido el cerebro.

El Doctor fue más allá. Quería transferir conocimientos de una planaria a otra. Inyectarlas, o “pegar” la cabeza de un individuo a la cola de otro no funcionó: solo llevaba a la muerte de los animales. Pero algo funcionó… algo completamente inesperado.

Darle de comer trozos de planaria entrenada a planarias no entrenadas.

Las implicaciones de esto fueron revolucionarias. Ahora sabíamos que algo en la naturaleza de las planarias muertas podía transferir su conocimiento a sus hermanos caníbales. No entendíamos qué, o cómo, pero sucedía.

Lamentablemente, los revolucionarios experimentos del Dr. McConnell fueron olvidados relativamente rápido por la comunidad científica, y fue sino bastante tiempo después que se convirtieron en objeto de interés de otros investigadores.

Las babosas marinas

Los experimentos fueron continuados con babosas marinas por David Glanzman, neurocientífico de la UCLA. El Dr. Glanzman realizó un experimento semejante con la diferencia que ahora podía observar la formación de redes y “bultos” neuronales. Y con una droga, deshacerlos.

Y efectivamente mientras los “bultos” estaban allí las babosas recordaban y cuando las drogas los disolvían, olvidaban. Cuando les volvían a enseñar, volvían a formarse bultos. Pero entonces vino otro interesante descubrimiento:

El aprendizaje podía ser idéntico, pero los “bultos” de neuronas cambiaban en cada configuración.

Los bultos de neuronas, en este caso, representan conexiones más densas y fuertes, y por mucho tiempo se pensó que esto indicaba la “fuerza” e intensidad de una memoria.

Pero un experimento más reveló que no es así.

Ratones

Este experimento fue realizado por Susumu Tonegawa, investigador del MIT reconocido por haber recibido el Premio Nobel por sus investigaciones en neurociencias. El Dr. Tonegawa hizo algo parecido, pero con un animal más complejo: el ratón.

Una vez más se condicionó al ratón (en este caso para temerle a una jaula específicamente) y se logró determinar el lugar en el cerebro en el que se había alojado esa memoria (utilizando un sistema que “ilumina” las neuronas que están encendidas en un momento dado).

En este caso, una vez más, la memoria estuvo asociada a “bultos de neuronas”. Pero resultó que al eliminar esos bultos la memoria se mantuvo. Esto significa que, como en el caso de las planarias, la memoria se almacena en un lugar diferente al que “recuerda”.

Y esta fue la revolucionaria conclusión del Dr. Tonegawa: que las partes del cerebro que “recuerdan” la memoria no son necesariamente las mismas que la almacenan. Esto significa que nuestro cerebro podría estar repleto de memorias a las que no tenemos acceso, pero que en cualquier caso están ahí.

Estas “memorias silenciosas” pueden ser llamadas en momentos específicos o permanecer en la oscuridad por el resto de nuestras vidas. Entendemos más o menos bien el mecanismo que hace que se “activen”. Pero aún no sabemos dónde se encuentran en términos físicos. Y es aquí donde los experimentos recientes proponen teorías absolutamente fantásticas:

Memorias no neuronales

ARN

El Ácido Ribonucleico es una versión “simplificada” del ADN – Ácido Desoxirribonucleico, base de la vida terrestre. Es usado por el cuerpo para duplicar el ADN, sintetizar proteínas y en general transmitir información necesaria para la vida.

Pero Glanzman (el mismo del que hablamos hace un momento y que hizo los experimentos en las babosas) considera que el ARN podría tener una inesperada función adicional: guardar algunas memorias básicas del individuo.

Si bien la idea fue propuesta en su momento por el Dr. McConell (que no encontró otra manera de explicar que las planarias muertas transmitieran memorias a las planarias vivas), no ha sido tomada muy en serio. Sin embargo, Glanzman reveló en abril de 2017 datos que indicaban que la inyección de ARN de otros especímenes podía llevar a la “absorción” de memoria de dichos especímenes en algunas babosas marinas. Esta idea, absolutamente revolucionaria (y que el mismo Dr. Glanzman considera bastante aventurada) se une a otras ideas muy novedosas.

ADN

Así como el ARN podría ser un repositorio de memorias, el neurobiólogo David Sweatt de la Universidad Vanderbilt cree que es en el ADN donde se encuentra el secreto. Pero no en el ADN per-se (es decir, en su estructura interna), sino en su plegamiento.

En efecto, el ARN no sólo indica cómo debe estructurar el ADN, sino la forma física que tomará dentro de la célula. Esto indica que el ARN podría funcionar como un mecanismo de transferencia de información, pero sería el ADN quien guardara, en su estructura, los secretos del conocimiento.

Proteínas

Una tercera hipótesis habla de que en la estructura de proteínas (en particular una que se llama PKM-Zeta) podría esconderse el secreto de las memorias. Esta proteína ayuda a mantener fuertes las sinapsis, otorgando estructura a las neuronas. La hipótesis es que si bien las neuronas “despiertan” la memoria, esta se almacena en verdad en las estructuras de la proteína.

Redes neuronales de un ratón activándose por una memoria. Cada vez está más claro que estas neuronas no «guardan» la memoria: únicamente acceden a ella

Memorias no cerebrales

Pero algo más interesante aún proviene de la posibilidad de que, al menos por periodos breves de tiempo, las memorias puedan almacenarse en un lugar que no sea el cerebro.

En el experimento de las planarias quedó claro que estos animales almacenan sus memorias en otro lugar: de no ser así les sería imposible recuperarlas cuando pierden su cabeza.

Otro experimento interesante son las orugas de mariposa. Al igual que con una planaria, puede “enseñárseles” con cierta precisión a evitar algunos escenarios, y luego ver si la mariposa (que ha pasado por un proceso de metamorfosis) “recuerda” estas enseñanzas. Y resulta que sí, las recuerda, pese a que el cerebro de la oruga es prácticamente destruido en la metamorfosis.

Y algo semejante ocurre con las ardillas árticas, que durante la hibernación pierden gran parte de sus conexiones neuronales, pero las recuperan al llegar la primavera.

¿Dónde se ubican estas memorias? Un comité de expertos se reunió en el 2016 para discutir el tema y no pudieron llegar a ninguna conclusión, pero determinaron que debe existir un lugar físico y que este lugar debe ser comprensible, es decir, debe poder “leerse” con herramientas tecnológicas así como es “leído” por el sistema neuronal.

El poder de la memoria

Por ahora, si bien se han hecho avances, estamos muy limitados en nuestra comprensión de estas memorias físicas. Eventualmente, se espera, se descubrirán, y podremos desarrollar tecnologías como la transferencia de conocimientos directamente de un cerebro a otro y el “almacenamiento” externo de memorias (algo que los fanáticos de Harry Potter seguramente reconocerán).

Sin embargo, queda la mística posibilidad de que la ubicación física jamás se encuentre y que tengamos que aceptar, eventualmente, que hay algo más profundo. Quizás, la existencia de un alma etérea, o quizás la posibilidad de que la realidad física no sea todo lo que existe y que en algún lugar inmaterial se encuentra, en verdad, el secreto de nuestros recuerdos.

No lo sabemos, pero la ciencia avanza rápido, y es probable que en un par de generaciones estemos ante toda una miríada de nuevas tecnologías capaces de aprovechar estos conocimientos… o ante una era de espiritualidad y humildad nacida de nuestra conciencia, avivada por la ciencia, de que hay más en el Universo que aquello que vemos.

Espero vivir para presenciarlo.

Fuentes:

1. https://www.sciencenews.org/article/memory-brain-engram-neuroscience
2. https://www.tandfonline.com/doi/full/10.1080/19420889.2015.1073424
3. https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC3725115/
4. https://learnmem2018.org/open_papers/

Imagenes: 1 y 4: sciencenews.org, 2: sciencedaily.com, 3: xataka.com.mx