El IBioBA produjo un nuevo aporte al conocimiento científico: se publicó un paper en la revista Cell Reports sobre el rol de la acetilcolina en la potenciación de la plasticidad sináptica que ayuda a entender de qué forma se produce memoria.
Recientemente publicado en la revista Cell Reports, el trabajo “Cholinergic modulation of dentate gyrus processing through dynamic reconfiguration of inhibitory circuits”, encabezado por Mora Ogando bajo la dirección de Antonia Marin-Burgin, describe el mecanismo por el cual la acetilcolina aumenta la plasticidad sináptica provocando una potenciación de largo término.
A partir de este estudio, el equipo comprobó que en el hipocampo la acetilcolina -un neurotransmisor relacionado a la consolidación de recuerdos, el aprendizaje, la acción de algunos músculos y la percepción del dolor- desinhibe, por un momento, a las neuronas excitatorias. Es por esto que es más fácil que se produzcan fenómenos de plasticidad sináptica, que en definitiva, son los que permiten formar memoria. “Es decir que lo que vimos es que las sinapsis que justo se activaron cuando se liberó la acetilcolina, se potencian y esta potenciación permanece en el tiempo”, afirma Marin-Burgin.
![El equipo de investigación: Arriba: Antonia Marin-Burgin, Sebastián A. Romano, Noel Federman y Olivia Pedroncini. Abajo: Mora Ogando, Damián Refojo, Luciano A. Brum y Guillermo M. Lanuza. [de izq. a der.]](https://ibioba-mpsp-conicet.gov.ar/wp-content/uploads/Foto-autorxs-Marin-Burgin-Ogando-et-al-1024x576.png "Acetilcolina: el neurotransmisor que potencia las conexiones neuronales")
El rol central del giro dentado del hipocampo en la formación de nuestra memoria
El grupo de trabajo que conduce Antonia Marin-Burgin viene estudiando hace varios años los mecanismos de la ‘puerta de entrada’ al hipocampo: el giro dentado. Esta región, encargada de recibir información desde la corteza, juega un papel fundamental en la formación de la memoria. Es en este lugar clave donde se produce la neurogénesis, es decir, el nacimiento de neuronas nuevas -llamadas neuronas granulares (GCs)- en el cerebro adulto, mecanismo que vienen estudiando hace muchos años en el laboratorio.
Sin embargo, el paper publicado no trabajó sobre neuronas nuevas porque durante el proceso de investigación empezaron a vislumbrar el efecto de la neuromodulación colinérgica sobre las neuronas maduras: el hipocampo recibe señales desde el séptum, una región colinérgica, es decir que tiene neuronas que liberan acetilcolina.
“Nos preguntamos qué pasa con el otro 95% de las neuronas, las neuronas maduras: Estas neuronas normalmente se encuentran muy controladas por neuronas inhibitorias, que regulan su actividad y evitan procesos de actividad exacerbada como por ejemplo durante la epilepsia. Sin embargo, en este trabajo encontramos que en determinados momentos, como cuando se libera acetilcolina, ese estricto control inhibitorio se apaga y permite aumentar la actividad de las neuronas granulares ante la llegada de estímulos, es decir, en presencia de acetilcolina las neuronas maduras adquieren propiedades parecidas a las inmaduras”, explica Mora.
¡Hay match!
El grupo de investigación detectó una coincidencia: vieron que si en el mismo momento en que se libera acetilcolina se recibe un estímulo, es mucho más probable que quede fijado el recuerdo de ese estímulo. “Entonces esto es importante porque se sabe que la acetilcolina se libera en situaciones en las cuales los animales están alertas, es una señal para recordar eso que ocurre en un momento determinado. Y lo que vimos nosotros es un mecanismo más celular y sináptico de cómo podría ocurrir eso, bueno sucede porque hay una desinhibición de las neuronas excitatorias y eso hace que los estímulos que llegan en el mismo momento se fijen más”, expresa Antonia.
En síntesis: para poder formar nuevas memorias necesitamos que haya plasticidad en las sinapsis, y ésta plasticidad se ve favorecida cuando hay acetilcolina y se produce un mecanismo de desinhibición de las neuronas excitatorias.
El método de estudio: la optogenética
Este trabajo, que llevó alrededor de cuatro años de investigación y la realización de muchos experimentos, se basó principalmente en técnicas moleculares, farmacológicas y electrofisiológicas en tejido cerebral vivo para observar el microcircuito del giro dentado. La técnica que les permitió actuar sobre un sector tan específico del cerebro fue la optogenética: utilizaron proteínas activables con luz en las neuronas que liberan acetilcolina. Así, midieron la actividad de distintas neuronas en respuesta a estímulos aferentes y estudiaron qué cambiaba cuando activaban la liberación de acetilcolina iluminando el tejido cerebral con luz azul. “Lo que vimos fue que las neuronas maduras del giro dentado del hipocampo respondían más a los estímulos fuertes y además potenciaban sus sinapsis”, comenta Ogando.
El mecanismo que descubrió el equipo, sobre el rol modulador de la acetilcolina en la actividad del hipocampo, que permite aumentar su respuesta y potenciar sus sinapsis, es algo muy novedoso “y podría habilitar, a futuro, el diseño de drogas más específicas”, imagina Antonia. Es interesante mencionar que en la enfermedad de Alzheimer, la formación de memoria está alterada, y uno de los pocos tratamientos que existen son drogas relacionadas al aumento de la acetilcolina. “Este trabajo aporta al entendimiento de los mecanismos por los cuales la acetilcolina puede favorecer la formación de memoria. Uno podría pensar entonces, que los estímulos que ocurran cuando el cerebro libera acetilcolina son los que más probablemente sean recordados”, concluye Mora.
También participaron de la investigación Olivia Pedroncini, Noel Federman, Sebastián A. Romano, y Damián Refojo del IBioBA – CONICET – Max Planck; y Luciano A. Brum y Guillermo M. Lanuza de la Fundación Instituto Leloir – Instituto de Investigaciones Bioquímicas de Buenos Aires – CONICET.
Este trabajo se enmarca dentro de la línea de investigación de neurociencia del IBioBA, cuyo objetivo es dilucidar el desarrollo y la función de los circuitos neuronales involucrados en las conductas y en el comportamiento a partir de análisis genéticos, moleculares, celulares, comportamentales y de circuitos; y específicamente pertenece al área de estudio de procesamiento de estímulos en el giro dentado del hipocampo. Si querés saber más ingresá acá.
También leelo en la página web del Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas.