El director del Centro de Neurobiología de la Universidad de Boston, Joe Z. Tsien, ha escudriñado el cerebro de los ratones para averiguar cómo se registran las experiencias en la mente. Sus conclusiones ayudan a comprender los resortes de la inteligencia.
¿Cuántas veces hemos oído decir “se me ponen los pelos de punta cuando me acuerdo”, o “no me lo recuerdes, por favor”? El realismo con que evocamos nuestras vivencias, ya sean buenas o malas, no deja de sorprendernos. Hasta hace poco se creía que un recuerdo era el producto de una simple secuencia lineal de acciones de las neuronas. Pero los estudios apuntan hacia una fórmula matemática mucho más compleja, hacia una sinfonía de comunicación entre células nerviosas.
Durante décadas, un reto de los neurocientíficos ha sido saber cómo quedan registrados los recuerdos en el cerebro. Hoy, el doctor Joe Z. Tsien, director del Centro de Sistemas de Neurobiología de la Universidad de Boston, y sus colegas han descubierto el mecanismo básico para extraer información vital y conservarla.
“Todo empezó con un trabajo que realizábamos sobre el aprendizaje y la memoria”, explica durante una entrevista telefónica desde su laboratorio. “En 1999 creamos un superratón genéticamente mejorado que aprendía más rápidamente y recordaba las cosas más tiempo. Fue entonces cuando empecé a preguntarme cómo funciona exactamente el proceso mnemotécnico”.
¿Podríamos visualizar el patrón de actividad de las neuronas cuando se construye un recuerdo? ¿Y discernir los principios de organización que permiten extraer y grabar los detalles más importantes de una experiencia? Pero para contestar a esas cuestiones había que diseñar mejores equipos. “Hasta ese momento era posible registrar las señales eléctricas de centenares de neuronas en monos despiertos, pero los investigadores que trabajan con ratones sólo habían podido hacerlo con 20 o 30 a la vez”, escribe el neurobiólogo en un artículo publicado en la revista Scientific American.
En poco tiempo, Tsien y su colega de laboratorio, Longnian Lin, desarrollaron un aparato de grabación con el que controlar la actividad de un mayor número de neuronas en ratones moviéndose a su aire. “Logramos insertar muchos electrodos diminutos en el cerebro del animal”, recuerda Tsien.
El paso siguiente fue diseñar distintas situaciones para estresar a los roedores: un terremoto en miniatura dentro de una caja, una caída libre desde un bote de galletas y el simulacro del ataque de un ave –con un soplo de aire repentino en el lomo–. Estas experiencias negativas dejaban huella indeleble en la memoria. “El objetivo era aprovechar lo que el cerebro parece hacer mejor: grabar recuerdos de acontecimientos que pueden afectar profundamente en la vida”, precisa Tsien.
Retener ese tipo de hechos requiere el trabajo concertado de un enorme número de células. Esto facilita el trabajo a la hora de dar con las neuronas que se activan con la vivencia y recoger suficientes datos para descifrar los patrones de organización involucrados en el proceso. Los experimentos consistieron en someter a los ratones a siete episodios de cada evento, separados por periodos de descanso. El equipo registró la actividad eléctrica de unas 260 neuronas en la región CA1 del hipocampo, un área clave para la formación de la memoria en animales y humanos.
Con la ayuda de un poderoso método matemático, capaz de proyectar un gran número de dimensiones –en este caso, 520: la actividad de 260 neuronas antes y después de un acontecimiento– en un espacio gráfico tridimensional, los investigadores descubrieron que hay neuronas con un comportamiento muy patente, y que la corriente lineal de señales entre una y otra célula nerviosa no basta para explicar cómo genera y almacena el cerebro un recuerdo. Lo que observaron, en cambio, fue que se activaban en grupos, a los cuales bautizaron como neural claques –“pandillas neuronales”–. En concreto seguían una trayectoria triangular a través del hipocampo, un patrón se repetía cada cierto tiempo, como un banco de peces que maniobra al unísono para huir de un depredador. Según Tsien, “esto prueba que la información se estaba grabando. Imaginamos que los sucesivos replays corresponden al recuerdo de la experiencia”.
Su teoría es que cada una de las claques se encarga de captar y almacenar los múltiples aspectos asociados a un suceso, de lo más general y abstracto a los detalles concretos. Por ejemplo, en un terremoto debe haber un grupo aso ciado al estímulo del miedo, un segundo que responda a cualquier alteración del movimiento, un tercero que se active con el temblor y un cuarto que reconozca el lugar de los hechos.
Aunque la idea de que la percepción y la memoria se encuentran representadas por “camarillas” neuronales no sea nueva, el trabajo de Tsien ha aportado los primeros datos experimentales acerca de cómo se codifica y ordena la información. “Las observaciones apoyan la idea de que la organización jerárquica y por categorías constituye un principio universal dentro de nuestro cerebro”, explica el neurobiólogo. En el caso de la memoria, estas propiedades permiten “generar un número casi ilimitado de patrones de activación neuronal, tantos como el número de experiencias que un organismo puede vivir”.
Tsien ha empezado a aplicar sus descubrimientos al diseño de una nueva generación de ordenadores y redes avanzadas. Con el fin de equiparar al cerebro con una computadora, los investigadores tradujeron las actividades de las cliques neuronales en un código binario –un sistema de ceros y unos en el que el 0 simboliza el estado inactivo de las neuronas y el 1, la actividad– para comparar la mente de varios ratones sometidos a la misma experiencia. Tsien fue un poco más allá y diseñó un sistema que convertía la actividad neuronal de los roedores al sentir un temblor en una secuencia binaria que hacía abrir una escotilla para escapar.
Los ordenadores actuales fallan a la hora imitar ciertas habilidades humanas, como reconocer un compañero de colegio aunque hayan pasado 20 años y se haya dejado barba. Pero Tsien se atreve a augurar un futuro en el que descargaremos nuestros recuerdos en un disco duro. Y quizás entonces las computadoras, equipadas con sofisticados sensores y una arquitectura lógica similar a la de nuestro hipocampo, terminen superando nuestra destreza cognitiva.
Por si esto fuera poco, Tsien cree que “si pudiéramos registrar simultáneamente la actividad de muchas neuronas, podríamos leer los pensamientos de la gente”. De existir una tecnología tan sensible, se podría saber, por ejemplo, si un enfermo de Alzheimer que ya no puede hablar es capaz de entender una conversación.
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