Los recuerdos se pueden inyectar y sobrevivir a la amputación y la metamorfosis: hechos tan románticos

Los recuerdos se pueden inyectar y sobrevivir a la amputación y la metamorfosis: hechos tan románticos
Si un gusano sin cabeza puede volver a hacer crecer una memoria, ¿dónde se almacena la memoria? Y, si un recuerdo puede regenerarse, ¿podría transferirlo?Fotografía de Rattiya Thongdumhyu / Shutterstock

TEl estudio de la memoria siempre ha sido uno de los avances más extraños de la ciencia. En la década de 1950, un profesor de psicología desconocido en la Universidad de Michigan llamado James McConnell apareció en los titulares y, finalmente, se convirtió en una especie de celebridad—Con una serie de experimentos con gusanos planos de agua dulce llamados planaria. Estos gusanos fascinaron a McConnell no solo porque tenían, como él escribió, un “verdadero tipo de sistema nervioso sináptico”, sino también porque tenían “enormes poderes de regeneración … en las mejores condiciones que uno puede cortar”. [the worm] en hasta 50 piezas “y cada sección se regenera” en un organismo intacto y en pleno funcionamiento “.

En un experimento temprano, McConnell entrenó a los gusanos à la Pavlov combinando una descarga eléctrica con luces intermitentes. Finalmente, los gusanos retrocedieron solo hacia la luz. Entonces sucedió algo interesante cuando cortó los gusanos por la mitad. A la cabeza de la mitad del gusano le creció una cola y, comprensiblemente, conservó el recuerdo de su entrenamiento. Sin embargo, sorprendentemente, la cola, a la que le crecieron una cabeza y un cerebro, también retuvo el recuerdo de su entrenamiento. Si un gusano sin cabeza puede regenerar un recuerdo, entonces, ¿dónde está almacenado el recuerdo ?, se preguntó McConnell. Y, si un recuerdo puede regenerarse, ¿podría transferirlo?

El trabajo de McConnell ha experimentado recientemente una especie de renacimiento.

Quizás. El neurobiólogo sueco Holger Hydén había sugerido, en la década de 1960, que los recuerdos se almacenaban en las células neuronales, específicamente en el ARN, la molécula mensajera que recibe instrucciones del ADN y se vincula con los ribosomas para producir proteínas, los componentes básicos de la vida. McConnell, que se había interesado por el trabajo de Hydén, se apresuró a probar una molécula especulativa que llamó “ARN de memoria” injertando porciones de planaria entrenada en los cuerpos de planaria no entrenada. Su objetivo era transferir ARN de un gusano a otro, pero al encontrar dificultades para que los injertos se adhirieran, recurrió a un “tipo más espectacular de transferencia de tejido, el de la ‘ingestión caníbal'”. Planaria, complacientemente, son caníbales, por lo que McConnell simplemente tenía que mezclar gusanos entrenados y alimentarlos con sus compañeros no entrenados. (Planaria carece de ácidos y enzimas que descompondrían completamente los alimentos, por lo que esperaba que algo de ARN se pudiera integrar en los gusanos consumidores).

Sorprendentemente, McConnell informó que la canibalización de gusanos entrenados inducía el aprendizaje en planarias no adiestradas. En otros experimentos, entrenó a las planarias para que corrieran por laberintos e incluso desarrolló una técnica para extraer ARN de gusanos entrenados para inyectarlo en gusanos no entrenados en un esfuerzo por transmitir recuerdos de un animal a otro. Finalmente, después de su retiro en 1988, McConnell desapareció de la vista y su trabajo fue relegado a la barra lateral de los libros de texto como un cuento curioso pero con moraleja. Muchos científicos simplemente asumieron que los invertebrados como las planarias no podían ser entrenados, lo que facilitaba la desestimación del trabajo de McConnell. McConnell también publicó algunos de sus estudios en su propia revista, The Worm Runner’s Digest, junto con humor de ciencia ficción y dibujos animados. Como resultado, no hubo mucho interés en intentar replicar sus hallazgos.

No obstante, el trabajo de McConnell ha experimentado una especie de renacimiento, asumido por científicos innovadores como Michael Levin, biólogo de la Universidad de Tufts especializado en regeneración de extremidades, que ha reproducido Versiones modernizadas y automatizadas de sus experimentos de entrenamiento de laberintos planarios. El planario en sí ha disfrutado de una nueva popularidad, también, después de que Levin le cortara la cola a un gusano y le disparara a un bioeléctrico corriente a través de la incisión, provocando que el gusano vuelva a crecer otra cabeza en lugar de su cola (obteniendo a Levin el apodo entrañable de “joven Frankenstein”). Levin también envió 15 trozos de gusano al espacio, con uno regresando, curiosamente, con dos cabezas (“notablemente”, escribieron Levin y sus colegas, “amputar este gusano de dos cabezas nuevamente, en agua pura, resultó nuevamente en el fenotipo de dos cabezas”).

David Glanzman, neurobiólogo de la Universidad de California en Los Ángeles, tiene otro programa de investigación prometedor que recientemente tocó una fibra que recuerda a los experimentos de memoria de McConnell, aunque, en lugar de planaria, el laboratorio de Glanzman trabaja principalmente con aplysia, el querido molusco de la neurociencia. de su sistema nervioso relativamente simple. (También conocidas como “liebres marinas”, las aplysia son babosas marinas gigantes, como la tinta, que nadan con alas onduladas y onduladas).

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En 2015, Glanzman estaba probando la teoría de los libros de texto sobre la memoria, que sostiene que los recuerdos se almacenan en sinapsis, las uniones conectivas entre neuronas. Su equipo, intentando crear y borrar un recuerdo en aplysia, aplicaba periódicamente descargas eléctricas leves para entrenar al molusco a prolongar un reflejo, uno en el que retira, al tocarlo, su sifón, un pequeño tubo de respiración entre las branquias y la cola. Después del entrenamiento, su laboratorio fue testigo de un nuevo crecimiento sináptico entre la neurona sensorial que sintió el tacto y la neurona motora que desencadenó el reflejo de retirada del sifón. Desarrollado después del entrenamiento, la mayor conectividad entre esas neuronas pareció corroborar la teoría de que los recuerdos se almacenan en conexiones sinápticas. El equipo de Glanzman intentó borrar la memoria del entrenamiento desmantelando las conexiones sinápticas entre las neuronas y, efectivamente, los caracoles se comportaron posteriormente como si hubieran perdido la memoria, corroborando aún más la teoría de la memoria sináptica. Después de que el equipo de Glanzman administró una descarga de “recordatorio” a los caracoles, los investigadores se sorprendieron al notar rápidamente diferentes conexiones sinápticas más nuevas que crecían entre las neuronas. Luego, los caracoles se comportaron, una vez más, como si recordaran el entrenamiento de sensibilización que parecían haber olvidado previamente.

Si la memoria persistió a través de un cambio sináptico tan importante, donde las conexiones sinápticas que surgieron a través del entrenamiento habían desaparecido y conexiones más nuevas y completamente diferentes habían ocupado su lugar, entonces tal vez, pensó Glanzman, los recuerdos no están realmente almacenados en sinapsis después de todo. El experimento parece algo fuera de Eterno resplandor de una mente impecable, una película en la que ex amantes que intentan olvidarse se someten a un procedimiento cuestionable que borra la memoria de una persona, pero evidentemente no hasta el punto más allá del recuerdo. Ambos amantes esconden un plan en lo profundo de sus mentes para encontrarse en Montauk al final. La película sugiere, en cierto modo, que los recuerdos nunca se pierden por completo, que siempre es posible volver, incluso a personas y lugares que parecen olvidados hace mucho tiempo.

Los recuerdos se pueden inyectar y sobrevivir a la amputación y la metamorfosis: hechos tan románticos
Al final, a pesar de su caprichosa caricatura de la ciencia de la memoria, Sol eterno puede haber tropezado con una premisa correcta.Funciones de enfoque / Universal / Rosenfeld Media / Flickr

segundoPero si los recuerdos no se almacenan en conexiones sinápticas, ¿dónde se almacenan? La impopular hipótesis de Glanzman era que podrían residir en el núcleo de la célula neuronal, donde las secuencias de ADN y ARN componen instrucciones para los procesos de la vida. Las secuencias de ADN son fijas y no cambian, por lo que la mayor parte de la adaptabilidad de un organismo proviene de mecanismos epigenéticos flexibles, procesos que regulan la expresión génica en respuesta a señales o presiones ambientales, que a veces involucran ARN. Si el ADN es una partitura impresa, los mecanismos epigenéticos inducidos por el ARN son como cortes y arreglos de improvisación que pueden conducir el aprendizaje y la memoria.

Quizás los recuerdos residen en cambios epigenéticos inducidos por el ARN, esa molécula de improvisación que puntúa las adaptaciones de la vida basadas en proteínas. El equipo de Glanzman volvió a su aplysia y los entrenó durante dos días para prolongar su reflejo de retirada del sifón. Luego diseccionaron sus sistemas nerviosos, extrajeron el ARN involucrado en la formación de la memoria de su entrenamiento, y lo inyectaron en aplysia no entrenados, que se probaron para aprender un día después. El equipo de Glanzman descubrió que el ARN de donantes capacitados inducía el aprendizaje, mientras que el ARN de donantes no capacitados no tenía ningún efecto. Habían transferido un recuerdo, de manera vaga pero segura, de un animal a otro, y tenían pruebas sólidas de que el ARN era el agente de transferencia de la memoria.

Glanzman ahora cree que las sinapsis son necesarias para la activación de una memoria, pero que la memoria está codificada en el núcleo de la neurona a través de cambios epigenéticos. “Es como un pianista sin manos”, dice Glanzman. “Puede que sepa jugar a Chopin, pero necesitaría manos para ejercitar la memoria”.

El trabajo de Douglas Blackiston, un científico del Allen Discovery Center de la Universidad de Tufts, que ha estudiado la memoria en insectos, pinta un cuadro similar. Quería saber si una mariposa podía recordar algo sobre su vida como oruga, por lo que expuso a las orugas al olor del acetato de etilo seguido de una leve descarga eléctrica. Después de adquirir una aversión al acetato de etilo, las orugas se transformaron en crisálidas y, después de emerger como mariposas adultas varias semanas después, se les examinó la memoria de su entrenamiento aversivo. Sorprendentemente, las mariposas adultas lo recordaron, pero ¿cómo? Toda la oruga se convierte en una sopa citoplasmática antes de que se metamorfosee en una mariposa. “La remodelación es catastrófica”, dice Blackiston. “Después de todo, estamos pasando de una máquina que se arrastra a una máquina voladora. No solo el cuerpo sino todo el cerebro tiene que volver a cablearse “.

Es difícil estudiar exactamente lo que sucede durante la pupa. en vivo, pero hay un subconjunto de neuronas de oruga que pueden persistir en lo que se llaman “cuerpos en forma de hongo”, un par de estructuras involucradas en el olfato que muchos insectos han localizado cerca de sus antenas. En otras palabras, queda algo de estructura. “No es sopa”, dice Blackiston. “Bueno, tal vez sea sopa, pero tiene trozos”. Hay una poda casi completa de neuronas durante la pupa y las pocas neuronas que quedan se desconectan de otras neuronas, disolviendo las conexiones sinápticas entre ellas en el proceso, hasta que se reconectan con otras neuronas durante la remodelación en el cerebro de la mariposa. Al igual que Glanzman, Blackiston emplea una analogía con las manos: “Es como si un pequeño grupo de neuronas se tomaran de la mano, pero luego se soltaran y se movieran, reconectándose finalmente con diferentes neuronas en el nuevo cerebro”. Si la memoria se almacenó en algún lugar, Blackiston sospecha que se almacenó en el subconjunto de neuronas ubicadas en los cuerpos de los hongos, el único material de arrastre conocido de la oruga a la mariposa.

Al final, a pesar de su caprichosa caricatura de la ciencia de la memoria, Sol eterno puede haber tropezado con una premisa correcta. Glanzman y Blackiston no solo creen que sus experimentos albergan noticias esperanzadoras para los pacientes de Alzheimer, sino que también podría ser posible reparar neuronas deterioradas que podrían, al menos teóricamente, encontrar el camino de regreso a los recuerdos perdidos, tal vez con la guía del ARN apropiado.

Marco Altamirano es un escritor afincado en Nueva Orleans y autor de Tiempo, tecnología y medio ambiente: un ensayo sobre la filosofía de la naturaleza. Síguelo en Twitter @marcosien.

Esta publicación clásica de Hechos tan románticos se publicó originalmente en diciembre de 2019.

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