La estimulación mediante luz de las células del cerebro puede recuperar los recuerdos en ratones con pérdida de memoria similar a la que sufren los pacientes con enfermedad de Alzheimer, según un nuevo estudio del Instituto Tecnológico de Massachusetts (MIT, por sus siglas en inglés), en Estados Unidos. La recuperación de recuerdos, que cambió tanto la estructura de las neuronas, como el comportamiento de los ratones, se logró utilizando la optogenética, un método para la manipulación de las células etiquetadas genéticamente con ráfagas precisas de luz. Este hallazgo sugiere que la alteración en la recuperación de recuerdos, en lugar de un mal almacenamiento o codificación, puede ser la base de este síntoma prominente de la enfermedad de Alzheimer precoz y apunta a la conectividad sináptica entre las células de memoria como cruciales para la recuperación. 

Las espinas dendríticas son esenciales para la recuperación de la memoria en estos ratones con EA

La pérdida de la memoria a largo plazo para las experiencias aprendidas específicas es una característica de la enfermedad temprana de Alzheimer (EA), que también se exhibe en los ratones manipulados genéticamente para desarrollar síntomas de la EA similares. Sobre la base de su trabajo anterior que identificaba y activaba las células de la memoria, el grupo dirigido por el RIKEN Brain Science Institute y el RIKEN-MIT ha demostrado que las espinas – pequeñas protuberancias en las dendritas de las células del cerebro a través del cual se forman las conexiones sinápticas – son esenciales para la recuperación de la memoria en estos ratones con EA. Por otra parte, la estimulación de luz de fibra óptica puede volver a regenerar espinas perdidas y ayudar a los ratones a recordar una experiencia anterior. El trabajo fue publicado en la revista Nature el 16 de marzo.

La memoria de los ratones suele inferirse de su comportamiento aprendido, en este caso asociado a una descarga desagradable en una pata dentro de una jaula particular. Recordar y esperar esta descarga hace que los ratones se paralicen en este contexto, pero no en otro neutral. En comparación con los ratones normales, los ratones con Alzheimer mostraron amnesia y un comportamiento reducido de “congelación”, indicando una pérdida de memoria progresiva.

Los engramas o huellas de la memoria, de esta experiencia particular, se ubican en el giro dentado del hipocampo, un área clave del cerebro para el procesamiento de la memoria. Durante el condicionamiento del miedo en los ratones, los investigadores utilizaron un virus para introducir un gen en el giro dentado, que introdujo células activas de engramas. Esto permitió a los investigadores identificar visualmente las neuronas de engramas que componen el recuerdo para el miedo específico. Un segundo virus contenía un gen que hizo a estas neuronas de engramas sensibles a la luz. Cuando las células de engramas se reactivaron con la luz en los ratones con EA, los ratones eran capaces de recordar que iban a recibir una descarga y recuperaron su conducta de “congelación”, evidenciando el miedo ante la situación. 

Sin embargo, los recuerdos restaurados con este método se desvanecieron en un día, y los investigadores trataron de entender por qué sucede esto. Observaron una reducción en el número de espinas a medida que los ratones envejecían y desarrollaban la enfermedad de Alzheimer. La disminución de su memoria en el entrenamiento del miedo específico estaba asociada a esta pérdida de espinas dendríticas. Otros trabajos anteriores habían demostrado que las espinas crecen cuando las neuronas se someten a la potenciación a largo plazo, un refuerzo persistente de la conectividad sináptica que ocurre de forma natural en el cerebro, pero también puede ser inducida artificialmente mediante la estimulación.

A través de la estimulación repetida con ráfagas de alta frecuencia de luz para el circuito de memoria del hipocampo en ratones con EA, el equipo fue capaz de aumentar el número de espinas a niveles similares de los de los ratones de control. El comportamiento de la congelación en la tarea entrenada también volvió y permaneció durante un máximo de seis días. La implicación es que la restauración de espinas perdidas en el circuito del hipocampo facilitó la recuperación de la experiencia de miedo específico y su comportamiento de congelación asociado. “Hemos demostrado por primera vez que el aumento de la conectividad sináptica dentro de los circuitos celulares engrama se puede utilizar para tratar la pérdida de memoria en modelos de ratón de la enfermedad de Alzheimer temprana”, dice el autor principal Dheeraj Roy.

Referencias:

  1. Dheeraj S. Roy, Autumn Arons, Teryn I. Mitchell, Michele Pignatelli, Tomás J. Ryan, Susumu Tonegawa. Memory retrieval by activating engram cells in mouse models of early Alzheimer’s diseaseNature, 2016; DOI: 10.1038/nature17172