El equipo de Santiago Canals, investigador del Instituto de Neurociencias (IN), centro
mixto del Consejo Superior de Investigaciones Científicas (CSIC) y la Universidad Miguel
Hernández (UMH), junto con el equipo del investigador Hernán Makse del Instituto
Levich de Física de la Universidad de Nueva York, ha realizado una experiencia pionera
con ratones en el estudio de las redes de memoria. El trabajo ha sido publicado en la
revista Nature Communications.
Entender cómo el cerebro coordina el flujo de información que recibe y cómo identifica
las poblaciones de neuronas -o nodos- críticas en cada red cerebral para llevar a cabo
esta tarea es un problema fundamental en neurociencia. Estos nodos críticos son
esenciales para la integración de las distintas redes neuronales que intervienen en
procesos tan importantes como el aprendizaje y la memoria.
Para abordar este problema, las teorías más habituales de análisis se fijan en los nodos
hiperconectados, llamados hubs, es decir, lo que reciben muchas conexiones. Sin
embargo, una nueva forma de abordar esta importante cuestión ha arrojado un
resultado sorprendente gracias a la colaboración de neurocientíficos y físicos, que ha
permitido localizar grupos de neuronas, desconocidos hasta ahora, que son
fundamentales para la consolidación de la memoria.
En este trabajo conjunto entre Santiago Canals y el equipo de Hernán Makse se ha
utilizado, por primera vez, la teoría de percolación para localizar en ratones, los nodos
que, por su posición estratégica en las redes cerebrales, son “críticos” para favorecer la
formación de memorias, aunque no reciban tantas conexiones como los hubs, en los que
hasta ahora se había centrado la atención.
Según explica Santiago Canals, “el resultado ha sido una sorpresa porque encontramos
que los nodos críticos para el funcionamiento de las redes de memoria del hipocampo
se localizan, en realidad, en el núcleo accumbens, una estructura que forma parte del
sistema de recompensa del cerebro. Un hallazgo que no hubiéramos podido predecir a
priori sin este nuevo enfoque. Hasta ahora sabíamos que el núcleo accumbens participa
en la formación de memorias, entre otras funciones, pero desconocíamos su papel
fundamental para estabilizar la interacción entre el hipocampo y otras regiones de la
corteza cerebral, como acabamos de descubrir. Estas interacciones son fundamentales
para la consolidación a largo plazo de las memorias, entre otras cosas”.
Este estudio apunta a que las memorias que requieren la interacción del hipocampo y la
corteza prefrontal necesitan también la intervención del núcleo accumbens para
formarse. Este resultado se confirma con la inactivación farmacogenética del núcleo
accumbens, que elimina por completo la formación de la red de memoria, mientras que
la inactivación de otras áreas del cerebro deja intacta esta red.
El trabajo también sugiere que la sincronización entre el núcleo accumbens, el
hipocampo y la corteza cerebral, a la hora de almacenar nueva información, proporciona
un mecanismo para la actualización de los recuerdos que guiará los comportamientos
futuros, de acuerdo con la información almacenada en el pasado.
“Nuestros resultados tienen implicaciones prácticas para tratar patologías del cerebro
basadas en la conectividad funcional, como la adicción a sustancias de abuso, la
esquizofrenia o la depresión. Permite, por ejemplo, diseñar protocolos de intervención
dirigidos a nodos críticos del cerebro para manipular su actividad, buscando reforzar
conexiones entre redes neuronales cerebrales, por ejemplo, para reforzar la memoria”,
indica el doctor Canals. Además, las alteraciones en la conectividad funcional de las
distintas redes cerebrales podrían utilizarse como biomarcador diagnóstico y de
pronóstico de distintas enfermedades.
Algunas herramientas clínicas, como la estimulación magnética transcraneal o la
estimulación cerebral profunda, podrían beneficiarse de esta nueva aproximación, que
permite localizar las áreas a estimular en algunos trastornos neurológicos o
psiquiátricos, especialmente aquellos que se cree que son el resultado de las
disfunciones de la red. El hallazgo puede servir también como guía para la cirugía del
tumor cerebral mediante la identificación de áreas esenciales que se deben preservar
durante la intervención quirúrgica.
