La Aplysia ha revelado muchos secretos del aprendizaje y la memoria
El sistema nervioso central de la babosa de mar es relativamente simple, con sólo 10.000 neuronas
Utilizando babosas de mar como modelos, los científicos podrían ser capaces algún día de diseñar protocolos de aprendizaje que mejoren a largo plazo la formación de la memoria en los seres humanos, sugiere un nuevo estudio.Los investigadores utilizaron información sobre las vías bioquímicas en el cerebro de la babosa de mar Aplysia para diseñar un modelo informático que identifica los tiempos en que el cerebro del molusco está preparado para aprender. Pusieron a prueba el modelo mediante la presentación de los animales a una serie de sesiones de capacitación, incluyendo descargas eléctricas, y encontraron que la Aplysia experimentó un aumento significativo en la formación de la memoria cuando las sesiones se llevaron a cabo durante los períodos pico predichos por el modelo.
El estudio prueba en principio que algún día podría ayudar a los científicos a descubrir formas de mejorar la memoria humana, dijeron los investigadores.
"Esto es muy impresionante", dijo David Glanzman, un neurobiólogo de la Universidad de California en Los Ángeles, que no participó en el estudio. "Si alguien me hubiera preguntado antes '¿Vas a ser capaz de mejorar el aprendizaje, si el modelo muestra dos vías? Yo hubiera predicho que no.
Un cerebro simple
Los científicos han estado estudiando el cerebro de la Aplysia desde la década de 1960, y los animales han revelado muchos secretos del aprendizaje y la memoria en los seres humanos. El sistema nervioso central de la babosa de mar es relativamente simple, con sólo 10.000 neuronas, en comparación con los aproximadamente 100 mil millones en los humanos, explicó el autor principal del estudio John Bryne, un neurobiólogo de la Universidad de Texas. Por otra parte, las neuronas de la Aplysia son grandes y de fácil acceso.
"Se puede trabajar con su circuito neuronal y su comportamiento, y entonces se puede entrenar a los animales y observar los cambios que se asocian con el aprendizaje", dijo a Bryne LiveScience.
El aprendizaje en la Aplysia toma la forma de lo que los científicos llaman sensibilización. Cuando los investigadores molestan al animal o le dan una descarga eléctrica, la babosa de mar retira sus sifones, que son como apéndices en forma de embudo. Una babosa sin entrenamiento retrae sus sifones sólo unos pocos segundos, pero a medida que el animal se entera de que su entorno es peligroso esconderá sus apéndices durante más tiempo.
"Presionarlas periódicamente de este modo produce cambios aparentes en las neuronas, lo que permite que el animal adquiera una memoria que dura más de una semana (un tiempo considerable para estos animales que viven sólo un año).
En la década de 1980, los investigadores descubrieron que el entrenamiento de una Aplysia con cinco pulsos, uno administrado cada 20 minutos, efectivamente ayudó a que los animales tuviesen recuerdos a largo plazo de la sensibilización. Desde entonces, los científicos han descubierto que la activación de dos proteínas es fundamental para el desarrollo de estos recuerdos por la babosa de mar.
Creación de un modelo
Bryne y sus colegas se preguntaban si podrían llegar a un protocolo de un mejor aprendizaje para estimular la formación de la memoria al realizar una simulación por ordenador de su información sobre las vías bioquímicas que activan estas dos proteínas.
"Programamos la computadora para que llevase a cabo simulaciones con cinco pulsos, pero tratando todas las permutaciones diferentes de intervalos entre los pulsos para encontrar los que maximizan las reacciones", dijo Bryne.
El equipo determinó que las pruebas (o impulsos eléctricos) a intervalos de 10, 10, 5 y 30 minutos conseguían optimizar las reacciones bioquímicas.
Cuando los investigadores probaron este protocolo mejorado con las babosas de mar en vivo, encontraron que los animales todavía recordaban la descarga eléctrica después de cinco días, las babosas no recordaban el shock cuando se les administró en el estándar de intervalos de 20 minutos.
También probaron su protocolo en células cultivadas. Se quitaron las neuronas sensoriales y neuronas motoras - que controlan los reflejos - de los cerebros de las babosas y se permitió a las células restablecer las conexiones en un cultivo celular. Sustituyeron parte con serotonina, un neurotransmisor que facilita las conexiones entre los dos tipos de neuronas en los reflejos.
Los investigadores encontraron que los pulsos de serotonina que administraron con los protocolos de producción produjeron cambios a largo plazo en la fuerza de las conexiones entre las neuronas, pero el protocolo mejorado como resultado de las conexiones era más fuerte y duró más tiempo.
Prueba del principio
"Creo que es un estudio muy emocionante", dijo Samuel Schacher, un neurobiólogo de la Universidad de Columbia, quien no estuvo involucrado en la nueva investigación. "Pero si esto puede ser aprovechado en las personas, al menos desde un punto de vista neurobiológico, es una pregunta abierta". El cerebro de la Aplysia ha sido muy estudiado, dijo, pero los científicos tienen una comprensión mucho menos completa de la forma particular de trabajo en el cerebro de los sistemas neurales en humanos y otros mamíferos.
Schacher dijo que el estudio "será algo que va a alentar el camino a muchas investigaciones y enfoques", y tal vez sus principios se puedan aplicar a los seres humanos en 10 años.
Bryne subraya que el estudio es una prueba del principio de que los científicos pueden llegar a un protocolo de aprendizaje mejor si tienen suficiente información acerca de las reacciones bioquímicas en el cerebro.
"En la actualidad se usan medicamentos para mejorar la memoria, pero los medicamentos tienen efectos secundarios indeseables", dijo. "Esto demuestra que no pueden ser una alternativa para mejorar la memoria".
El estudio fue publicado en línea el 25 de diciembre en la revista Nature Neuroscience: Computational design of enhanced learning protocols.
