Sondando la base molecular de la memoria a largo plazo
Los científicos creen que la potenciación a largo plazo (LTP), el aumento duradero de señales a través de una conexión entre las células cerebrales, es la base de nuestra capacidad para recordar con el tiempo y aprender.
Investigadores del Centro Médico de la Universidad de Duke descubrieron una cascada de moléculas de señalización que permiten que una señal generalmente muy breve dure decenas de minutos. Este estímulo proporciona el marco cerebral para conexiones más fuertes (sinapsis) que pueden convocar un recuerdo durante un período de meses o incluso años.
Sus hallazgos sobre cómo las sinapsis cambian la fuerza de las conexiones podrían influir en la enfermedad de Alzheimer, el autismo y el retraso mental, dijo Ryohei Yasuda, Ph.D., profesor asistente de neurobiología y autor principal.
“Descubrimos que un proceso bioquímico que dura mucho tiempo es lo que causa el almacenamiento de la memoria”, dijo Yasuda, quien es un científico de carrera temprana del Instituto Médico Howard Hughes.
La investigación se publica en Naturaleza.
Los investigadores estaban investigando las moléculas de señalización que regulan el citoesqueleto de actina, que sirve como marco estructural de las sinapsis.
"Las moléculas de señalización podrían ayudar a reorganizar el marco y dar más volumen y fuerza a las sinapsis", dijo Yasuda. "Pensamos que un recuerdo duradero posiblemente podría provenir de cambios en los ensamblajes de los bloques de construcción".
Los investigadores de Duke sabían que la potenciación a largo plazo, un conjunto de impulsos eléctricos de larga duración en las células nerviosas, se desencadena por un aumento transitorio de iones de calcio (Ca2 +) en una sinapsis. Idearon experimentos para aprender exactamente cómo la señal corta de Ca2 +, que dura solo ~ 0,1 s, se traduce en un cambio de larga duración (más de una hora) en la transmisión sináptica.
El equipo utilizó una técnica de microscopía de 2 fotones para visualizar la señalización molecular dentro de sinapsis individuales sometidas a LTP, un método desarrollado en el laboratorio de Yasuda. Este método de microscopía permitió al equipo monitorear la actividad molecular en sinapsis individuales mientras se midieron las sinapsis para aumentar su volumen y la fuerza de las conexiones.
Descubrieron que las moléculas de señalización Rho y Cdc42, reguladores del citoesqueleto de actina, son activadas por CaMKII y transmiten una señal de CaMKII a señales que duran muchos minutos. Estas señales duraderas son importantes para mantener una plasticidad duradera de las sinapsis, la capacidad del cerebro para cambiar durante el aprendizaje o la memorización.
Muchas enfermedades mentales, como el retraso mental y la enfermedad de Alzheimer, están asociadas con señales anormales de Rho y Cdc42, dijo Yasuda. "Por lo tanto, nuestro hallazgo proporcionará muchos conocimientos sobre estas enfermedades", dijo.
Fuente: Universidad de Duke
