Traducido por el equipo de SOTT.net

Cuando se forma una memoria a largo plazo, algunas células cerebrales experimentan una oleada de actividad eléctrica tan intensa que su ADN se rompe. A continuación, se produce una respuesta inflamatoria que repara este daño y ayuda a consolidar la memoria, según muestra un estudio realizado en ratones.
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© Bruce Rolff/Stocktrek Images/Getty Images
Los resultados, publicados el 27 de marzo en Nature, son "muy interesantes", afirma Li-Huei Tsai, neurobióloga del Instituto Tecnológico de Massachusetts (Cambridge) que no participó en el trabajo. Contribuyen a la idea de que la formación de recuerdos es una "empresa arriesgada", afirma. Normalmente, las roturas en ambas hebras de la molécula de ADN de doble hélice se asocian a enfermedades como el cáncer. Pero en este caso, el ciclo de daño y reparación del ADN ofrece una explicación de cómo pueden formarse y perdurar los recuerdos.

También sugiere una posibilidad tentadora: este ciclo podría ser defectuoso en personas con enfermedades neurodegenerativas como el Alzheimer, provocando una acumulación de errores en el ADN de una neurona, afirma la coautora del estudio Jelena Radulovic, neurocientífica de la Facultad de Medicina Albert Einstein de Nueva York.

Respuesta inflamatoria

Esta no es la primera vez que se asocia el daño en el ADN con la memoria. En 2021, Tsai y sus colegas demostraron que las roturas de doble cadena del ADN están muy extendidas en el cerebro y las relacionaron con el aprendizaje.

Para comprender mejor el papel que desempeñan estas roturas del ADN en la formación de la memoria, Radulovic y sus colegas entrenaron a ratones para que asociaran una pequeña descarga eléctrica con un nuevo entorno, de modo que cuando los animales volvían a encontrarse en ese entorno, "recordaban" la experiencia y mostraban signos de miedo, como quedarse inmóviles. A continuación, los investigadores examinaron la actividad de los genes en las neuronas de una zona del cerebro clave para la memoria: el hipocampo. Descubrieron que algunos genes responsables de la inflamación estaban activos en un conjunto de neuronas cuatro días después del entrenamiento. Tres semanas después del entrenamiento, los mismos genes estaban mucho menos activos.

El equipo identificó la causa de la inflamación: una proteína llamada TLR9, que desencadena una respuesta inmunitaria a los fragmentos de ADN que flotan en el interior de las células. Esta respuesta inflamatoria es similar a la que utilizan las células inmunitarias cuando se defienden contra el material genético de patógenos invasores, afirma Radulovic. Sin embargo, en este caso, los investigadores descubrieron que las células nerviosas no respondían a invasores, sino a su propio ADN.

TLR9 era más activa en un subconjunto de neuronas del hipocampo en las que las roturas del ADN se resistían a la reparación. En estas células, la maquinaria de reparación del ADN se acumulaba en un orgánulo llamado centrosoma, que suele asociarse a la división y diferenciación celular. Sin embargo, las neuronas maduras no se dividen, afirma Radulovic, por lo que resulta sorprendente ver centrosomas participando en la reparación del ADN. Se pregunta si los recuerdos se forman a través de un mecanismo similar a la forma en que las células inmunitarias se adaptan a las sustancias extrañas que encuentran. En otras palabras, durante los ciclos de daño y reparación, las neuronas podrían codificar información sobre el acontecimiento de formación de memoria que desencadenó las roturas del ADN, afirma.

Cuando los investigadores eliminaron de los ratones el gen que codifica la proteína TLR9, los animales tuvieron problemas para recordar a largo plazo su entrenamiento: se quedaban paralizados con mucha menos frecuencia que los ratones con el gen intacto cuando se les colocaba en el entorno en el que habían recibido la descarga. Estos hallazgos sugieren que "utilizamos nuestro propio ADN como sistema de señalización" para "retener información durante mucho tiempo", afirma Radulovic.

Adaptación

Aún no está claro cómo encajan los hallazgos del equipo con otros descubrimientos sobre la formación de la memoria. Por ejemplo, investigadores han demostrado que un subconjunto de neuronas del hipocampo conocido como engrama es clave en la formación de la memoria. Estas células pueden considerarse un vestigio físico de un único recuerdo y expresan determinados genes tras un acontecimiento de aprendizaje. Pero el grupo de neuronas en las que Radulovic y sus colegas observaron la inflamación relacionada con la memoria son en su mayoría diferentes de las neuronas engrama, dicen los autores.

Tomás Ryan, neurocientífico especializado en engramas del Trinity College de Dublín, afirma que el estudio aporta "la mejor prueba hasta la fecha de que la reparación del ADN es importante para la memoria". Pero pone en duda que las neuronas codifiquen algo distinto del engrama; en su lugar, dice, el daño y la reparación del ADN podrían ser consecuencia de la creación del engrama. "La formación de un engrama es un acontecimiento de gran impacto; después hay que hacer muchas tareas domésticas", afirma.

Tsai espera que en futuras investigaciones se estudie cómo se produce la rotura de la doble cadena del ADN y si ocurre también en otras regiones del cerebro.

Clara Ortega de San Luis, neurocientífica que trabaja con Ryan en el Trinity College de Dublín, afirma que estos resultados aportan una atención muy necesaria a los mecanismos de formación y persistencia de la memoria en el interior de las células. "Sabemos mucho sobre la conectividad" entre neuronas "y la plasticidad neuronal, pero no tanto sobre lo que ocurre en el interior de las neuronas", afirma.

Este artículo se reproduce con permiso y se publicó por primera vez el 27 de marzo de 2024.

Max Kozlov es un periodista científico de Nature cuyo trabajo ha aparecido en Atlantic, Nature, Quanta Magazine y Science, entre otras publicaciones.