Movilidad de los receptores sinápticos: descubrimiento de un nuevo mecanismo para controlar la memoria

Investigadores en Burdeos descubrieron recientemente un nuevo mecanismo para almacenar información en las sinapsis y un medio para controlar el proceso de almacenamiento. El avance acerca a la ciencia a desvelar el misterio de los mecanismos moleculares de la memoria y los procesos de aprendizaje. La investigación, realizada principalmente por investigadores del Instituto Interdisciplinario de Neurociencias (CNRS/Université de Bordeaux) y el Centro de Imágenes de Bordeaux (CNRS/Université de Bordeaux/Inserm) 1 , aparece en la edición del 13 de septiembre de 2017 de  Nature .

La comunicación entre neuronas pasa por más de un millón de billones de sinapsis, diminutas estructuras de la décima parte del ancho de un solo cabello, en un proceso extremadamente complejo. La plasticidad sináptica, la capacidad de las sinapsis para adaptarse en respuesta a la actividad neuronal, se descubrió hace casi 50 años, lo que llevó a la comunidad científica a identificarla como un componente funcional vital de la memorización y el aprendizaje.

Los receptores de neurotransmisores, que se encuentran a nivel de sinapsis, juegan un papel clave en la transmisión de mensajes nerviosos. Hace unos años, el equipo de investigadores de Burdeos descubrió que los receptores de los neurotransmisores no estaban inmóviles como se pensaba anteriormente, sino en un estado de agitación constante. Ellos postularon que el control de esta agitación a través de la actividad neuronal podría modular la efectividad de la transmisión sináptica al regular la cantidad de receptores presentes en un momento dado en una sinapsis.

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La nueva investigación ha llevado a los dos equipos más lejos en su comprensión de los mecanismos básicos detrás de cómo se almacena la información en el cerebro. Los científicos combinaron técnicas basadas en química, electrofisiología e imágenes de alta resolución para desarrollar un nuevo método para inmovilizar receptores en sitios sinápticos. Este método detiene con éxito el movimiento del receptor, lo que permite estudiar el impacto de la inmovilización en la actividad cerebral y la capacidad de aprendizaje. Proporciona evidencia de que el movimiento del receptor es esencial para la plasticidad sináptica como respuesta a la intensa actividad neuronal.

Los investigadores también exploraron el papel directo de la plasticidad sináptica en el aprendizaje. Al enseñar a los ratones a reconocer un entorno específico, muestran que la detención del movimiento del receptor puede usarse para bloquear la adquisición de este tipo de memoria, lo que confirma el papel de la plasticidad sináptica en este proceso.

El descubrimiento ofrece nuevas perspectivas sobre el control de la memoria. El protocolo de memorización probado aquí activa un área particular del cerebro: el hipocampo. El próximo paso de los investigadores es determinar si el mecanismo descubierto también se puede aplicar a otras formas de aprendizaje y, por extensión, a otras áreas del cerebro. Desde un punto de vista técnico, será posible desarrollar nuevos métodos de inmovilización de receptores reversibles y sensibles a la luz para controlar mejor el proceso.

© Tinción de receptores y fosa para endocitosis, el proceso por el cual las moléculas son transportadas dentro de una célula.

Jennifer PETERSEN/Daniel CHOQUET/IINS/CNRS Fototeca.

© Benjamin COMPANS/Daniel CHOQUET/IINS/CNRS Fototeca.

Vías de los receptores de neurotransmisores seguidas por la detección de moléculas individuales en la superficie de una neurona cultivada de hipocampo de rata.

Bibliografía:

La LTP del hipocampo y el aprendizaje contextual requieren la difusión superficial de los receptores AMPA.
Penn AC, Zhang CL, Georges F., Royer L., Breillat C., Hosy E., Petersen JD, Humeau Y. y Choquet D.  Nature , 13 de septiembre de 2017. DOI: 10.1038/nature23658. ver sitio web

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