Un estudio descubre un "pegamento molecular" que favorece la formación y estabilización de la memoria

Ya sea nuestra primera visita al zoológico o el momento en que aprendimos a andar en bicicleta, tenemos recuerdos de la infancia que perduran toda la vida. Pero ¿qué hace que estos recuerdos perduren tanto?

Un estudio publicado en la revista Science Advances por un equipo internacional de científicos ha revelado la base biológica de la memoria a largo plazo. El descubrimiento principal fue la función de la molécula KIBRA, que actúa como un "pegamento" para otras moléculas, consolidando así la formación de recuerdos.

“Los intentos previos por comprender cómo las moléculas almacenan la memoria a largo plazo se han centrado en las acciones individuales de cada molécula”, explica Andre Fenton, profesor de neurociencia en la Universidad de Nueva York y uno de los investigadores principales. “Nuestro estudio muestra cómo estas moléculas interactúan entre sí para garantizar que la memoria se almacene de forma permanente”.

"Una mejor comprensión de cómo almacenamos nuestros recuerdos ayudará a orientar los esfuerzos futuros para estudiar y tratar los trastornos relacionados con la memoria", añade Todd Sacktor, profesor de SUNY Downstate Health Sciences y uno de los investigadores principales.

Se sabe desde hace tiempo que las neuronas almacenan información en patrones de sinapsis fuertes y débiles, que determinan la conectividad y la función de las redes neuronales. Sin embargo, las moléculas de las sinapsis son inestables: se mueven constantemente dentro de las neuronas, se desgastan y se reemplazan en cuestión de horas o días, lo que plantea la pregunta: ¿cómo pueden los recuerdos mantenerse estables durante años o décadas?

En el modelo murino, los investigadores se centraron en la función de KIBRA, una proteína expresada en los riñones y el cerebro, cuyas variantes genéticas se asocian tanto con la buena como con la mala memoria. Estudiaron cómo KIBRA interactuaba con otras moléculas importantes para la formación de la memoria, en este caso, la proteína quinasa Mzeta (PKMzeta). Esta enzima es una molécula clave para fortalecer las sinapsis normales en los mamíferos, pero se degrada al cabo de unos días.

Los experimentos han demostrado que KIBRA es el "eslabón perdido" en las memorias a largo plazo, actuando como una "etiqueta sináptica permanente" o pegamento que se adhiere a las sinapsis fuertes y PKMzeta mientras evita las sinapsis débiles.

“Durante la formación de la memoria, las sinapsis implicadas en el proceso se activan, y KIBRA se deposita selectivamente en ellas”, explica Sacktor, profesor de fisiología, farmacología, anestesiología y neurociencia en SUNY Downstate. “La PKMzeta se une entonces a la etiqueta sináptica de KIBRA y fortalece esas sinapsis. Esto permite que las sinapsis se adhieran al KIBRA recién formado, atrayendo más PKMzeta recién formado”.

Más específicamente, sus experimentos, descritos en un artículo en Science Advances, muestran que romper la conexión KIBRA-PKMzeta borra viejos recuerdos.

Estudios previos han demostrado que los aumentos aleatorios de PKMzeta en el cerebro mejoran la memoria débil o difusa, lo cual resultaba desconcertante, ya que actuaba en ubicaciones aleatorias. El marcado sináptico persistente de KIBRA explica por qué la PKMzeta adicional mejoraba la memoria al actuar únicamente en las ubicaciones marcadas por KIBRA.

"El mecanismo de marcado sináptico persistente explica por primera vez estos hallazgos, que tienen implicaciones clínicas para los trastornos de la memoria neurológica y psiquiátrica", dijo Fenton, quien también trabaja en el Instituto de Neurociencias del Centro Médico Langone de la Universidad de Nueva York.

Los autores del artículo señalan que el estudio confirma un concepto introducido en 1984 por Francis Crick. Sacktor y Fenton señalan que su hipótesis para explicar la función del cerebro en el almacenamiento de la memoria a pesar de los constantes cambios celulares y moleculares es el mecanismo de la «Barca de Teseo», un argumento filosófico de la mitología griega en el que nuevas tablas reemplazan a las viejas para sostener la «Barca de Teseo» a lo largo de los años.

"El mecanismo de etiquetado sináptico persistente es análogo a cómo las placas nuevas reemplazan a las viejas para mantener la Nave de Teseo a lo largo de las generaciones, y permite que los recuerdos persistan durante años incluso cuando se reemplazan las proteínas que los sustentan", dice Sacktor.

Francis Crick predijo intuitivamente este mecanismo de la Nave de Teseo, incluso prediciendo el papel de la proteína quinasa. Pero se necesitaron 40 años para descubrir que los componentes eran KIBRA y PKMzeta, y para descifrar el mecanismo por el cual interactúan.