Las moscas olvidan por culpa del sueño

Un estudio con moscas de la fruta Drosophila melanogaster ha demostrado que alterar la actividad de un pequeño grupo de neuronas dopaminérgicas puede privar a estos insectos de memoria a largo plazo. No porque el recuerdo desaparezca de inmediato, sino porque no consigue consolidarse bien durante el sueño. El trabajo se ha publicado en eLife.

Después de una experiencia nueva, la memoria es inestable al principio. Luego el cerebro pasa por una fase de consolidación: reorganiza y refuerza poco a poco las conexiones nerviosas asociadas al acontecimiento. Se considera que el sueño es especialmente importante para este proceso: durante el descanso, el cerebro probablemente reactiva patrones de actividad recientes, como si repasara lo vivido y reforzara los circuitos neuronales correspondientes. Sin embargo, la relación exacta entre el sueño y la consolidación de la memoria aún no se conoce del todo.

Lin Yan y sus colegas estudiaron la interacción entre dos tipos de neuronas del cerebro de la mosca: las neuronas dopaminérgicas del clúster prem medial protocerebral PAM y las neuronas mediales dorsales pareadas DPM. Los científicos se centraron especialmente en la actividad basal —es decir, la actividad de fondo— de un pequeño grupo de neuronas PAM y en su influencia sobre la formación de recuerdos que perduran 24 horas.

En los experimentos participaron machos y hembras de Drosophila melanogaster. Esta especie se utiliza a menudo en neurobiología: su cerebro es pequeño, pero sus circuitos nerviosos están bien descritos. Una estructura importante es el cuerpo pedunculado, que en ciertos aspectos funcionales se asemeja al hipocampo de los mamíferos, implicado en los procesos de memoria.

Las neuronas dopaminérgicas de las moscas se conectan con distintas zonas del cuerpo pedunculado. Influyen en que una experiencia se perciba como agradable o desagradable, en cómo evoluciona la memoria después del aprendizaje y en la rapidez con que se olvida. Algunos de esos mismos circuitos regulan la vigilia y el sueño. En otras palabras, en la mosca, los sistemas de «qué recordar» y «cuándo dormir» están estrechamente vinculados: la naturaleza ha vuelto a meter funciones importantes en un mismo cable sobrecargado.

Los científicos utilizaron moscas modificadas genéticamente en las que podían activar o desactivar selectivamente las neuronas PAM y DPM. Las variantes de genes sensibles a la temperatura permitían activar las células deseadas durante aproximadamente una hora a unos 30 °C o bloquear su actividad a 32 °C, normalmente durante dos horas y media.

Entrenaron a las moscas para que asociaran un olor determinado con la sacarosa. Antes del entrenamiento, las dejaron sin comer, porque este aprendizaje requiere la motivación asociada al hambre. Una vez formada la asociación, los investigadores intervinieron en la actividad de las neuronas elegidas durante la consolidación de la memoria. Pasadas 24 horas, pusieron a prueba a las moscas: tenían que elegir entre el olor conocido, asociado a la sacarosa, y otro distinto.

El resultado clave fue que alterar la actividad de una pequeña subpoblación de neuronas PAM, denominada PAM-α1, perjudicaba la consolidación de la memoria a largo plazo. Una breve activación de PAM-α1 provocaba fallos de memoria, pero la inhibición de algunas poblaciones de estas neuronas producía el mismo efecto. Bloquear dos neuronas DPM durante el periodo de consolidación también alteraba la memoria. Los científicos determinaron que las señales que conectan el sueño con la memoria se transmiten principalmente a través del receptor dopaminérgico Dop1R1, situado en las neuronas DPM.

Al mismo tiempo, observaron en las hembras una pérdida y fragmentación del sueño, sobre todo por la noche. Sin embargo, el efecto dependía del estado interno de los animales y se manifestaba principalmente cuando tenían hambre. El experimento más revelador pareció casi una reversión farmacológica de las consecuencias: tras activar PAM-α1 y provocar alteraciones del sueño, administraron gaboxadol a las moscas, un fármaco que favorece el sueño. Como resultado, se restableció la consolidación de la memoria a largo plazo. Esto respalda la conclusión de que la memoria se vio afectada precisamente por la alteración del sueño, y no solo por la intervención directa en los circuitos neuronales.

Los resultados proponen un nuevo mecanismo molecular y neuronal que conecta el sueño con la memoria. Pero no se pueden extrapolar directamente a los humanos: Drosophila y las personas comparten algunos principios de funcionamiento del sistema nervioso, pero siguen siendo especies muy distintas. Los estudios en humanos podrían arrojar resultados diferentes.

El artículo se titula «La alteración transitoria de la actividad de una parte de las neuronas dopaminérgicas durante la consolidación deteriora la memoria a largo plazo al fragmentar el sueño». Sus autores son Lin Yan, Litao Wu, Timothy D. Wiggin, Xiaojuan Su, Wei Yan, Hailiang Li, Lei Li, Zhonghua Lu, Fang Guo, Zhiqiang Meng, Yuantao Li, Fan Li, Leslie C. Griffith y Chang Liu.