Un nuevo estudio revela el secreto molecular de los recuerdos para toda la vida

Los investigadores han identificado un mecanismo biológico que implica la molécula KIBRA y que explica la estabilidad a largo plazo de los recuerdos, arrojando luz sobre posibles tratamientos para los trastornos relacionados con la memoria.

Un estudio pionero muestra que el «pegamento molecular» es fundamental para la formación y estabilización de la memoria.

Una nueva investigación identifica la molécula KIBRA como un «pegamento» fundamental para estabilizar los recuerdos a largo plazo mediante el mantenimiento de la fuerza sináptica, lo que ofrece información sobre la persistencia de la memoria a pesar de los cambios celulares en curso.

Ya sea visitando un zoológico por primera vez o aprendiendo a andar en bicicleta, tenemos recuerdos de nuestra infancia bien conservados en nuestra edad adulta. ¿Pero qué explica eso? cómo ¿Estos recuerdos duran casi toda la vida?

Un nuevo estudio en la revista. Avances científicos, dirigido por un equipo de investigadores internacionales, descubrió una explicación biológica para los recuerdos a largo plazo. Se centra en el descubrimiento del papel de una molécula, KIBRA, que sirve como «pegamento» para otras moléculas, solidificando así la formación de la memoria.

«Los esfuerzos anteriores para comprender cómo las moléculas almacenan la memoria a largo plazo se han centrado en las acciones individuales de moléculas individuales», explica André Fenton, profesor de ciencias neuronales en la Universidad de Nueva York y uno de los investigadores principales del estudio. «Nuestro estudio muestra cómo trabajan juntos para garantizar el almacenamiento perpetuo de la memoria».

«Una comprensión más firme de cómo conservamos nuestros recuerdos ayudará a guiar los esfuerzos para iluminar y abordar las afecciones relacionadas con la memoria en el futuro», añade Todd Sacktor, profesor de Ciencias de la Salud de la Universidad SUNY Downstate y uno de los investigadores principales del estudio.

El desafío de la estabilidad sináptica

Se ha establecido desde hace mucho tiempo que las neuronas almacenan información en la memoria como un patrón de sinapsis fuertes y sinapsis débiles, lo que determina la conectividad y el funcionamiento de las redes neuronales. Sin embargo, las moléculas en las sinapsis son inestables, se mueven constantemente dentro de las neuronas y se desgastan y reemplazan en horas o días, lo que plantea la pregunta: ¿cómo, entonces, pueden los recuerdos ser estables durante años o décadas?

Los recuerdos se almacenan mediante la interacción de dos proteínas: una proteína estructural, KIBRA (verde), que actúa como una etiqueta sináptica persistente, y una enzima que fortalece la sinapsis, la proteína quinasa Mzeta (roja). Las drogas que interrumpen la interacción que perpetúa la memoria (otros colores) borran los recuerdos remotos y a largo plazo previamente establecidos. Crédito: Changchi Hsieh, Ph.D.

En un estudio que utilizó ratones de laboratorio, los científicos se centraron en el papel de KIBRA, una proteína expresada en el riñón y el cerebro, cuyas variantes genéticas humanas están asociadas tanto con la buena como con la mala memoria. Se centraron en las interacciones de KIBRA con otras moléculas cruciales para la formación de la memoria, en este caso, la proteína quinasa Mzeta (PKMzeta). Esta enzima es la molécula más importante conocida para fortalecer las sinapsis normales de los mamíferos, pero se degrada después de unos días.

Sus experimentos revelan que KIBRA es el «eslabón perdido» en los recuerdos a largo plazo, y sirve como una «etiqueta sináptica persistente», o pegamento, que se adhiere a las sinapsis fuertes y a PKMzeta y al mismo tiempo evita las sinapsis débiles.

Mecanismos de retención de memoria

«Durante la formación de la memoria, las sinapsis implicadas en la formación se activan y KIBRA se coloca selectivamente en estas sinapsis», explica Sacktor, profesor de fisiología, farmacología, anestesiología y neurología en SUNY Downstate. “PKMzeta luego se une a la etiqueta sináptica KIBRA y mantiene esas sinapsis saludables. Esto permite que la sinapsis se una al KIBRA recién formado, atrayendo más PKMzeta recién formado».

Más específicamente, sus experimentos en Avances científicos papel muestra que romper El vínculo KIBRA-PKMzeta borra un viejo recuerdo. Trabajos anteriores habían demostrado que PKMzeta aumenta aleatoriamente en el cerebro. mejorar recuerdos débiles o desvaídos, lo cual era misterioso porque debería haber hecho lo contrario al actuar en lugares aleatorios, pero el marcado sináptico persistente por KIBRA explica por qué el PKMzeta adicional mejoraría la memoria, actuando solo en los sitios etiquetados con KIBRA.

«El mecanismo del etiquetado sináptico persistente explica por primera vez estos resultados que son clínicamente relevantes para los trastornos neurológicos y psiquiátricos de la memoria», observa Fenton, que también forma parte del cuerpo docente del Centro Médico Langone del Instituto de Neurociencia de la Universidad de Nueva York.

Los autores del documento señalan que la investigación afirma un concepto introducido en 1984 por Francis Crick. Sacktor y Fenton señalan que la hipótesis que propone para explicar el papel del cerebro en el almacenamiento de la memoria a pesar de los constantes cambios celulares y moleculares es un mecanismo del Barco de Teseo, tomado de un argumento filosófico derivado de la mitología griega según el cual nuevas placas reemplazan a las antiguas para conservar la memoria. el Barco de Teseo durante años.

«El mecanismo de etiquetado sináptico persistente que encontramos es análogo a cómo las placas nuevas reemplazan a las viejas para mantener la Nave de Teseo durante generaciones, permitiendo que los recuerdos duren años incluso cuando se reemplazan las proteínas que mantienen la memoria», dice Sacktor. «Francis Crick intuyó este mecanismo de la Nave de Teseo, e incluso predijo el papel de la proteína quinasa. Pero fueron necesarios 40 años para descubrir que los componentes son KIBRA y PKMzeta y crear el mecanismo de su interacción».

Referencia: «¿KIBRA ancla la acción del PKM? mantiene la persistencia de la memoria» por Panayiotis Tsokas, Changchi Hsieh, Rafael E. Flores-Obando, Matteo Bernabo, Andrew Tcherepanov, A. Iván Hernández, Christian Thomas, Peter J. Bergold, James E. Cottrell, Joachim Kremerskothen, Harel Z. Shouval, Karim Nader, André A. Fenton y Todd C. Sacktor, 26 de junio de 2024, Avances científicos.
DOI: 10.1126/sciadv.adl0030

El estudio también incluyó a investigadores de la Universidad McGill de Canadá, el Hospital Universitario de Münster de Alemania y la Facultad de Medicina de la Universidad de Texas en Houston.

Este trabajo fue apoyado por subvenciones de la Institutos Nacionales de Salud (R37 MH057068, R01 MH115304, R01 NS105472, R01 MH132204, R01 NS108190), el Consejo de Investigación de Ingeniería y Ciencias Naturales de Canada Discovery (203523) y el Fondo Garry y Sarah S. Sklar.