El cerebro empieza con «exceso» y elimina literalmente lo que sobra: los científicos descubren cómo se forma la memoria

Hace poco, los científicos descubrieron que el principal centro de la memoria del cerebro, el hipocampo, está literalmente sobrecargado al principio de la vida de conexiones superfluas y enrevesadas. A medida que crecemos, estas conexiones se «podan» sin piedad, hasta crear una estructura lo más eficiente y económica posible que permite almacenar y recuperar recuerdos durante toda la vida. Así lo explican en la prestigiosa revista científica Nature Communications.

El hipocampo, una región cerebral que recuerda a un caballito de mar, no solo se encarga de formar recuerdos, sino también de orientarnos en el espacio. Dentro del hipocampo existe una especie de «línea de memoria»: el circuito CA3. Se llama autoasociativo porque basta un detalle mínimo (por ejemplo, el olor de las especias) para que aparezca en la mente toda una escena, como la cocina de tu infancia.

El funcionamiento de este conjunto depende de las sinapsis, los puntos de encuentro y transmisión de señales entre neuronas. Estas conexiones son plásticas: se fortalecen o debilitan según la experiencia vital. El cerebro adulto se había estudiado desde hacía tiempo, pero seguía siendo un misterio cómo se formaba este circuito después del nacimiento.

Científicos del Instituto de Ciencia y Tecnología de Austria decidieron averiguar cómo se desarrolla esta «progenitora de la memoria». Hay dos teorías opuestas. La primera es la «tabla rasa» (tabula rasa): el cerebro nace casi vacío y va creando conexiones a medida que crece. La segunda es la «tabla llena» (tabula plena): el cerebro nace abarrotado de conexiones superfluas, que luego se descartan sin piedad porque ya no hacen falta. El equipo del neurocientífico Víctor Vargas-Barroso quiso averiguar quién tenía razón: los filósofos o los biólogos.

Examinaron cortes cerebrales de ratones en tres etapas: justo después de nacer, durante la adolescencia y en la edad adulta. Utilizaron una técnica avanzada, el registro patch-clamp multicelular, para seguir la actividad eléctrica de ocho células a la vez. Y, para ver la diminuta maraña neuronal, tiñeron las neuronas y construyeron modelos 3D bajo el microscopio. En total, comprobaron más de siete mil conexiones posibles.

Los resultados fueron impresionantes: en las crías, las neuronas están conectadas como una red enmarañada, densa y caótica. Con la edad, las conexiones disminuyen, pero la red deja de ser local y se vuelve dispersa, distribuida y muy organizada. El legendario Peter Jonas señaló: «Contra todo sentido común, la red empieza llena y luego, como un jardinero con las tijeras de podar, se deshace de todo lo innecesario».

Las neuronas cambian de forma: los axones (ramas que transmiten señales) se vuelven más cortos y sencillos al madurar, mientras que las dendritas (que reciben señales) crecen y adquieren más «receptores». La poda va en una sola dirección: la naturaleza elimina precisamente las «líneas de salida» sobrantes.

También cambia la forma de comunicarse de las neuronas. Al principio, una conexión puede «hacer estallar» a la célula receptora con su señal. En cambio, en la edad adulta las neuronas tienen que juntarse y «lanzarse en masa» para provocar una respuesta. El cerebro pasa de reaccionar a señales aisladas a buscar coincidencias entre varias fuentes.

Los científicos incluso simularon en un ordenador un cerebro de cien mil neuronas: resultó que la red dispersa, con conexiones débiles pero seleccionadas, es la que mejor almacena recuerdos.

Según los autores, el crecimiento frenético de conexiones al principio del desarrollo sirve para que las neuronas encuentren «amigos» más deprisa. Al fin y al cabo, el hipocampo reúne en un mismo mosaico todo tipo de sensaciones, no solo las visuales o auditivas.

La poda total es necesaria: sin un «arranque» denso, las neuronas serían como si estuvieran en otro planeta y no podrían comunicarse. Aun así, quedan misterios. Todos los estudios se han realizado en cortes finos de cerebro, por lo que algunas conexiones largas podrían haber pasado inadvertidas. La bioquímica del proceso de «jardinería» sigue fuera de plano, aunque se sospecha que intervienen células especiales del sistema inmunitario o neuronas inhibitorias durante la adolescencia.

Los científicos quieren observar en directo cómo se crean y destruyen las sinapsis. Así se sabrá si los genes trazan «caminos» rígidamente predeterminados o si el cerebro se moldea con cada día vivido. Y un dato extra para la humanidad: la memoria episódica no aparece de inmediato en las personas, sino cerca de los dos años, lo que encaja a la perfección con lo observado en ratones. La amnesia infantil podría estar relacionada con que los primeros recuerdos se pierden después de la limpieza de conexiones sobrantes en el cerebro.

Autores del trabajo: Víctor Vargas-Barroso, Jake Watson, Andrea Navas-Oliv, Alois Schlegl y Peter Jonas.