Una investigación en ratones identifica en el hipocampo un mecanismo que regula la sensibilidad a los cambios durante la formación de la memoria y permite equilibrar la incorporación de información nueva con la estabilidad de experiencias ya representadas
Un equipo del Instituto de Neurociencias (IN-CSIC-UMH) ha identificado en ratones un mecanismo cerebral que contribuye a decidir cuánto debe cambiar un recuerdo cuando aparece información nueva y cuándo resulta más conveniente mantener una representación estable de una experiencia. La investigación, publicada en PLOS Biology, sitúa este equilibrio en la actividad inhibitoria de determinadas neuronas del giro dentado, una estructura del hipocampo fundamental durante la formación de nuevos recuerdos.
El hallazgo aborda uno de los problemas esenciales del funcionamiento de la memoria. El cerebro necesita reconocer como familiar un lugar aunque algunos de sus elementos hayan cambiado, pero también debe ser capaz de detectar diferencias relevantes entre dos experiencias parecidas. Si cada pequeña modificación generase una representación completamente independiente, los recuerdos perderían continuidad; si el sistema ignorase demasiados cambios, experiencias distintas podrían terminar confundiéndose.
“La memoria no es un repositorio estático de información, sino un proceso vivo y adaptativo”, explica Santiago Canals, investigador que ha coliderado el estudio realizado por el laboratorio de Plasticidad de las Redes Neuronales del Instituto de Neurociencias, centro mixto del CSIC y la Universidad Miguel Hernández de Elche.
El giro dentado regula cuánto cambia un recuerdo
Los investigadores han centrado su trabajo en el hipocampo y, concretamente, en el giro dentado. En esta estructura existen neuronas que inhiben la actividad de otras células del circuito y participan así en la regulación de la información que se incorpora durante la creación de una representación de memoria.
El equipo modificó experimentalmente esa actividad inhibitoria en ratones durante la codificación de los recuerdos, el momento en el que una experiencia se procesa para formar su primera representación.
Posteriormente, los animales participaron en tareas diseñadas para determinar si eran capaces de reconocer pequeños cambios en el entorno. Los ratones muestran de manera natural una preferencia por la novedad, de modo que su comportamiento permite estudiar si recuerdan una situación anterior y si detectan las modificaciones introducidas respecto a ella.
Los experimentos revelaron que reducir la inhibición aumentaba la sensibilidad a las diferencias. Cuando un objeto cambiaba muy ligeramente de posición, los ratones sometidos a una menor actividad inhibitoria lograban distinguir mejor la modificación que los animales del grupo de control.
El efecto se invertía al incrementar la inhibición. En ese caso, el sistema resultaba menos sensible a las pequeñas variaciones y generaba representaciones que se mantenían más consistentes frente a los cambios.
Una menor inhibición permite recuerdos más detallados
“Al manipular la inhibición, pudimos modificar cómo realizaban la tarea los ratones. Con niveles más bajos de lo habitual, su comportamiento era más consistente con una mejor recuperación de la memoria y con un recuerdo más detallado”, explica Encarni Marcos, responsable de la línea de investigación Mecanismos Neuronales de la Conducta del IN-CSIC-UMH y colíder del estudio.
Una mayor capacidad para detectar diferencias podría parecer, en principio, siempre ventajosa. Sin embargo, los investigadores han comprobado que el funcionamiento de la memoria requiere también preservar cierta estabilidad.
El cerebro recibe continuamente información y pequeñas variaciones sobre situaciones conocidas. Un sistema excesivamente sensible podría tratar cada modificación como una experiencia independiente, mientras que uno demasiado estable tendría dificultades para separar acontecimientos similares cuando las diferencias entre ellos sí resultasen significativas.
La cuestión pasa, por tanto, por encontrar un equilibrio entre sensibilidad y consistencia que pueda adaptarse a la cantidad y características de la información que debe procesarse.
El cerebro modifica su estrategia cuando aumenta la información
Para comprender por qué una menor inhibición no ofrece siempre mejores resultados, los investigadores han combinado los experimentos con un modelo computacional que reproduce de forma simplificada la adquisición y recuperación de representaciones de memoria.
El modelo permitió modificar los niveles de inhibición y analizar cómo esos cambios afectan a dos capacidades diferentes. Por una parte, distinguir experiencias muy similares y, por otra, conservar representaciones suficientemente consistentes cuando aumenta la información almacenada.
Los resultados mostraron que no existe un único nivel de inhibición óptimo para todas las situaciones. Cuando la carga de memoria es reducida, disminuir la actividad inhibitoria puede favorecer una discriminación más precisa. A medida que crece la cantidad de información, incrementar esa inhibición ayuda a proteger la consistencia de las representaciones.
Estas predicciones fueron posteriormente comprobadas en animales mediante una tarea en la que los ratones tenían que aprender asociaciones entre objetos, posiciones y diferentes entornos.
“Gracias a la combinación de herramientas experimentales y computacionales, hemos encontrado un punto de equilibrio en la formación de la memoria que nos permite entender cuándo este sistema, que para ser útil debe ser flexible, se actualiza con nueva información y cuándo mantiene una mayor consistencia”, señala Canals.
El mecanismo actúa cuando comienza a formarse el recuerdo
La investigación ha permitido precisar además en qué momento interviene este proceso. Los experimentos indican que el efecto aparece específicamente durante la codificación, cuando se construye la representación inicial de una experiencia.
El mecanismo identificado no actuaría, por tanto, sobre la estabilización posterior del recuerdo ni sobre su recuperación, de acuerdo con los resultados del trabajo, sino en la fase inicial en la que el cerebro procesa la información y comienza a incorporarla a la memoria.
Esta distinción permite acotar el papel que desempeñan los circuitos inhibitorios del giro dentado. Su actividad contribuiría a determinar desde el principio si una experiencia se representa con una elevada sensibilidad hacia sus particularidades o con mayor tolerancia a pequeñas modificaciones.
Un equilibrio dinámico entre diferenciar y conservar
Los resultados plantean que la inhibición puede situar al hipocampo en diferentes modos de funcionamiento. Una menor inhibición aumenta la sensibilidad y favorece la diferenciación entre experiencias parecidas, mientras que una mayor actividad inhibitoria genera representaciones más resistentes a las interferencias.
“Lo que interpretamos de estos resultados es que existe un mecanismo que dinámicamente ajusta el modo de operación, utilizando la inhibición”, explica Marcos.
El trabajo deja, sin embargo, una cuestión abierta. Los investigadores todavía no han determinado qué señales regulan este ajuste en condiciones naturales ni qué mecanismos indican al circuito cuándo debe favorecer una representación más detallada y cuándo debe proteger la estabilidad del recuerdo.
Identificar esas señales constituye uno de los siguientes pasos de la investigación. El trabajo permite, por ahora, avanzar en la comprensión de la memoria como un sistema dinámico en el que recordar requiere tanto incorporar información como decidir qué cambios deben modificar las representaciones que el cerebro ya ha construido.
El estudio ha contado con financiación de la Agencia Estatal de Investigación, el Ministerio de Ciencia, Innovación y Universidades, el Programa Severo Ochoa para Centros de Excelencia, los fondos Next Generation de la Unión Europea y la Generalitat Valenciana.
