Descubren cómo se forman y mantienen los recuerdos en el cerebro

El cerebro humano transforma constantemente impresiones efímeras, momentos creativos y experiencias emocionales en recuerdos duraderos que moldean nuestra identidad y guían nuestras decisiones. Un interrogante central en la neurociencia ha sido cómo el cerebro determina qué información merece ser almacenada y cuánto tiempo deben permanecer esos recuerdos.

Recientes hallazgos revelaron que los recuerdos a largo plazo se forman a través de una secuencia de mecanismos moleculares que se activan en diferentes partes del cerebro. Utilizando un sistema de comportamiento en realidad virtual en ratones, los científicos identificaron factores regulatorios que ayudan a mover los recuerdos hacia estados más estables o permiten que se desvanezcan por completo.

Un estudio publicado en Nature destacó cómo varias regiones del cerebro trabajan en conjunto para reorganizar los recuerdos a lo largo del tiempo, con puntos de control que ayudan a evaluar la importancia de cada memoria y su durabilidad. "Esta es una revelación clave porque explica cómo ajustamos la durabilidad de los recuerdos", afirmó Priya Rajasethupathy, jefa del Laboratorio de Dinámica Neural y Cognición de la Familia Skoler Horbach. "Lo que elegimos recordar es un proceso en evolución continua en lugar de un simple encendido y apagado".

Superando el modelo clásico de memoria

Durante muchos años, los investigadores se centraron en dos centros principales de memoria: el hipocampo, que apoya la memoria a corto plazo, y la corteza, que se creía almacenaba los recuerdos a largo plazo. Se pensaba que estos recuerdos a largo plazo se mantenían detrás de interruptores biológicos de encendido y apagado.

"Los modelos existentes de memoria en el cerebro involucraban moléculas de memoria similares a transistores que actúan como interruptores", explicó Rajasethupathy. Esta visión anterior sugería que una vez que un recuerdo era marcado para almacenamiento a largo plazo, persistiría indefinidamente. Aunque este marco proporcionó información útil, no explicó por qué algunos recuerdos a largo plazo duran semanas mientras que otros permanecen vívidos durante décadas.

Un camino clave que conecta la memoria a corto y largo plazo

En 2023, Rajasethupathy y sus colegas describieron un circuito cerebral que conecta los sistemas de memoria a corto y largo plazo. Un elemento central de este camino es el tálamo, que ayuda a determinar qué recuerdos deben conservarse y los dirige a la corteza para su estabilización a largo plazo.

Estos descubrimientos abrieron la puerta a preguntas más profundas: ¿qué sucede con los recuerdos una vez que dejan el hipocampo y qué procesos moleculares deciden si un recuerdo se vuelve duradero o desaparece?

Experimentos de realidad virtual revelan la persistencia de la memoria

Para investigar estos mecanismos, el equipo construyó un sistema de realidad virtual que permitió a los ratones formar recuerdos específicos. "Andrea Terceros, una postdoctorante en mi laboratorio, creó un elegante modelo de comportamiento que nos permitió abordar este problema de una nueva manera", comentó Rajasethupathy. "Al variar la frecuencia con la que se repetían ciertas experiencias, logramos que los ratones recordaran algunas cosas mejor que otras y luego examinamos el cerebro para ver qué mecanismos estaban correlacionados con la persistencia de la memoria".

La correlación por sí sola no pudo responder a las preguntas clave, por lo que la co-líder Celine Chen creó una plataforma de cribado basada en CRISPR para alterar la actividad genética en el tálamo y la corteza. Este enfoque mostró que eliminar ciertas moléculas cambiaba la duración de los recuerdos, y cada molécula operaba en su propia escala de tiempo.

Programas temporales guían la estabilidad de la memoria

Los resultados indican que la memoria a largo plazo no depende de un solo interruptor de encendido/apagado, sino de una secuencia de programas reguladores de genes que se despliegan como temporizadores moleculares en el cerebro. Los temporizadores iniciales se activan rápidamente pero se desvanecen rápidamente, permitiendo que los recuerdos desaparezcan. Los temporizadores posteriores se activan de manera más gradual, brindando el soporte estructural necesario para que las experiencias importantes persistan. En este estudio, la repetición sirvió como un sustituto de la importancia, permitiendo a los investigadores comparar contextos repetidos con aquellos vistos solo ocasionalmente.

El equipo identificó tres reguladores transcripcionales esenciales para mantener los recuerdos: Camta1 y Tcf4 en el tálamo, y Ash1l en la corteza cingulada anterior. Estas moléculas no son necesarias para formar el recuerdo inicial, pero son cruciales para preservarlo. La interrupción de Camta1 y Tcf4 debilitó las conexiones entre el tálamo y la corteza y causó pérdida de memoria.

Según el modelo, la formación de recuerdos comienza en el hipocampo. Camta1 y sus objetivos posteriores ayudan a mantener ese recuerdo inicial intacto. Con el tiempo, Tcf4 y sus objetivos se activan para fortalecer la adhesión celular y el soporte estructural. Finalmente, Ash1l promueve programas de remodelación de la cromatina que refuerzan la estabilidad de la memoria.

"A menos que promuevas recuerdos en estos temporizadores, creemos que estás predispuesto a olvidarlos rápidamente", concluyó Rajasethupathy.

Mecanismos de memoria compartidos en la biología

Ash1l es parte de una familia de proteínas conocidas como metiltransferasas de histonas, que ayudan a mantener funciones similares a la memoria en otros sistemas. "En el sistema inmunológico, estas moléculas ayudan al cuerpo a recordar infecciones pasadas; durante el desarrollo, esas mismas moléculas ayudan a las células a recordar que se han convertido en neuronas o músculos y mantener esa identidad a largo plazo", explicó Rajasethupathy. "El cerebro puede estar reutilizando estas formas ubicuas de memoria celular para apoyar los recuerdos cognitivos".

Estos descubrimientos podrían eventualmente ayudar a los investigadores a abordar enfermedades relacionadas con la memoria. Rajasethupathy sugirió que, al comprender los programas genéticos que preservan la memoria, los científicos podrían redirigir las vías de memoria alrededor de regiones cerebrales dañadas en condiciones como el Alzheimer. "Si sabemos las segundas y terceras áreas que son importantes para la consolidación de la memoria, y tenemos neuronas muriendo en la primera área, quizás podamos eludir la región dañada y permitir que partes sanas del cerebro tomen el control", afirmó.

Próximos pasos: decodificando el sistema de temporizadores de memoria

El equipo de Rajasethupathy ahora busca descubrir cómo se activan estos temporizadores moleculares y qué determina su duración. Esto incluye investigar cómo el cerebro evalúa la importancia de un recuerdo y decide cuánto tiempo debe durar. Su trabajo continúa señalando al tálamo como un centro clave en este proceso de toma de decisiones.

"Estamos interesados en comprender la vida de un recuerdo más allá de su formación inicial en el hipocampo", concluyó Rajasethupathy. "Creemos que el tálamo y sus flujos paralelos de comunicación con la corteza son centrales en este proceso".