Si un gusano sin cabeza puede regenerar la memoria, ¿dónde se almacena? Y si la memoria se puede restaurar, ¿se puede transferir?
El estudio de la memoria siempre ha sido un tema extraño que se destacó en la ciencia. En la década de 1950, el oscuro profesor de psicología James McConnell de la Universidad de Michigan fue noticia (y finalmente se convirtió en una celebridad ) con una serie de experimentos sobre planaria.- gusanos planos de agua dulce. Admiraban a McConnell no sólo porque poseían, en sus palabras, "un tipo de sistema nervioso verdaderamente sináptico". También “tenían increíbles habilidades de regeneración. En el mejor de los casos, puede cortar el gusano en muchos pedazos, hasta 50 pedazos, "y cada uno de ellos será restaurado a" un organismo intacto y en pleno funcionamiento ".
En los primeros experimentos McConnell gusanos en la forma en que Pavlova le enseñó a combinar descargas eléctricas con linterna. Como resultado, los gusanos comenzaron a responder solo a la luz. Y luego, cuando cortó uno de los gusanos por la mitad, sucedió algo interesante. A la cabeza de uno de ellos le creció una cola y, por razones obvias, conservaba los recuerdos del entrenamiento. Es sorprendente que la cola, a la que le ha crecido la cabeza y el cerebro, también conservara el recuerdo del entrenamiento. Pero si el gusano sin cabeza puede regenerar la memoria, entonces, ¿dónde se almacena ?, se preguntó McConnell. Y si la memoria se puede restaurar, ¿se puede transferir?
Tal vez. El neurocientífico sueco Holger Hudenen la década de 1960 sugirió que la memoria se almacena en las células neuronales, específicamente en el ARN, una molécula auxiliar que recibe instrucciones del ADN y une los ribosomas para crear proteínas, los componentes básicos de la vida. McConnell, interesado en el trabajo de Huden, trató de establecer la presencia de una molécula hipotética, a la que llamó "ARN de memoria", injertando partes del cuerpo de planarias adiestradas en los cuerpos de otras no adiestradas. Trató de transferir ARN de un gusano a otro, pero le resultó difícil tomar las partes injertadas. Como resultado, cambió a "un tipo más espectacular de transferencia de tejido: la deglución". Los planarios eran caníbales exitosos, por lo que McConnell solo podía triturar los gusanos entrenados y alimentarlos a los no entrenados. Planaria no tiene ácidos y enzimas que destruyan completamente los alimentos, por lo que esperabaque algunos ARN podrán integrarse en los comedores.
Increíblemente, McConnell informóque la absorción de gusanos entrenados condujo a la aparición de nuevos conocimientos entre los no entrenados. En otros experimentos, enseñó a las planarias a caminar por laberintos, e incluso desarrolló una tecnología para extraer ARN de gusanos entrenados para inyectarlo en los no entrenados para transferir recuerdos de un animal a otro. En 1988, McConnell se retiró y poco a poco desapareció del radar, y su trabajo quedó relegado al olvido y se conserva en algún lugar al margen de los libros de texto como un divertido cuento de advertencia. Muchos científicos simplemente asumieron que los invertebrados planarios no podían ser entrenados y descartaron el trabajo de McConnell. Algunas de las obras de McConnell fueron publicadas en su propia revista Worm Runner's Digest [algo así como "Race Worm Herald", a pesar de que la palabra digest se traduce como "colección, mensajero", y cómo "digerir la comida" / aprox. transl.] junto con cómics y humor de ciencia ficción. Como resultado, no hubo un interés particular en replicar sus experimentos.
Sin embargo, recientemente el trabajo de McConnell ha comenzado a revivir . Están siendo asumidos por científicos innovadores como Michael Levin, biólogo de la Universidad de Tufts que se especializa en la regeneración de extremidades. Se reproduce experimentos en la formación de las planarias de encontrar una salida del laberinto en una versión modernizada y automatizada. Planaria también ganó una nueva popularidad, después de que Levin cortó la cola del gusano y aplicó una corriente bioeléctrica al corte , como resultado de lo cual al gusano le creció otra cabeza en lugar de una cola. Más tarde, Levin recibió el divertido apodo de "joven Frankenstein" por esto. Levin también envió 15 pedazos del gusano al espacio, uno de los cuales regresó inesperadamente.con dos cabezas. Levin y sus colegas escribieron: "Es sorprendente que después de cortar este gusano de nuevo en agua, de nuevo dio un fenotipo de dos cabezas".
David Glantzman, neurocientífico de la Universidad de California en Los Ángeles, dirige otro programa de investigación prometedor. Recientemente, recordó vívidamente los experimentos de McConnell con la memoria, aunque en lugar de planarias, Glanzman usó aplysia , un marisco amado por los neurocientíficos por su sistema nervioso relativamente simple. Las aplysias, también llamadas focas barbudas, son babosas marinas gigantes que arrojan una tinta líquida y flotan con sus alas de encaje y ondas.
En 2015, Glantsman probó la teoría de la memoria de los libros de texto: la memoria se almacena en sinapsis que conectan las neuronas. Su equipo trató de crear y borrar la memoria del Aplysia golpeando periódicamente la almeja con descargas eléctricas. El objetivo era hacerle prolongar el movimiento reflejo de retracción del tubo respiratorio en forma de sifón ubicado entre las branquias y la cola. Después del entrenamiento, los científicos vieron aparecer nuevas sinapsis entre la neurona sensorial que percibe el tacto y la neurona motora que desencadena la retracción del túbulo. El mayor número de conexiones entre neuronas después del entrenamiento parecía apoyar la teoría del almacenamiento de memoria en conexiones sinápticas. El equipo de Glanzman intentó borrar este recuerdo interrumpiendo las conexiones sinápticas entre neuronas. Después de esto,Cuando los miembros del equipo de Glanzman "recordaron" a los moluscos el aprendizaje con la siguiente descarga, se sorprendieron al descubrir cómo nuevas y diferentes conexiones sinápticas crecen entre neuronas. Posteriormente, los moluscos actuaron como si recordaran un entrenamiento sensibilizador que previamente habían olvidado.
Las conexiones sinápticas que aparecieron como resultado del entrenamiento desaparecieron, y en su lugar crecieron otras nuevas y completamente diferentes. Glanzman pensó: si la memoria se conserva después de tal cambio en las sinapsis, entonces tal vez la memoria no se almacene en ellas en absoluto. El experimento se parecía a una trama de la película " Eternal Sunshine of the Spotless Mind ", donde los antiguos amantes, en un intento por olvidarse, pasan por un dudoso procedimiento de borrado de la memoria, pero resulta que no desaparece sin dejar rastro. En algún lugar de sus mentes mantienen un plan: encontrarse en Montauk. La película parece decir que la memoria nunca desaparece sin dejar rastro, que siempre puedes volver, incluso a personas y lugares aparentemente olvidados.
A pesar del retrato extrañamente caricaturizado de la ciencia de la memoria, The Eternal Sunshine puede habertropecé con la hipótesis correcta
Pero si los recuerdos no se almacenan en conexiones sinápticas, ¿dónde se almacenan? La impopular hipótesis de Glanzmann es que pueden almacenarse en los núcleos de las neuronas, donde las secuencias de ADN y ARN forman instrucciones para la vida. Las secuencias de ADN son fijas y no cambian, por lo que la mayor parte de la adaptabilidad del cuerpo radica en mecanismos epigenéticos flexibles . Estos son los procesos que dirigen la expresión génica en respuesta a estímulos ambientales, a veces con la participación de ARN. Si imaginamos el ADN en forma de cuadernos musicales, entonces los mecanismos epigenéticos que atraviesan el ARN son inserciones y arreglos improvisados; son ellos los que pueden participar en el aprendizaje y la memorización.
Tal vez los recuerdos vivan en cambios epigenéticos provocados por el ARN, esta molécula improvisada que crea adaptaciones proteicas de la vida. El equipo de Glanzman volvió a sus aplisias y los entrenó durante dos días para extender el reflejo de retracción. Luego abrieron sus sistemas nerviosos, extrajeron el ARN que formaba la memoria del aprendizaje y los inyectaron en alisias no entrenados, que experimentaron al día siguiente. El equipo de Glanzman descubrió que el ARN de donantes capacitados desencadenaba el aprendizaje, mientras que el ARN de donantes no capacitados no tenía ningún efecto sobre el comportamiento de los moluscos. Transfirieron la memoria, en parte pero definitivamente, de un animal a otro. Y tienen pruebas sólidas de que el ARN fue responsable de la transferencia.
Ahora Glanzman cree que se necesitan sinapsis para activar la memoria, pero que la memoria en sí está codificada en el núcleo de la neurona a través de cambios epigenéticos. "Es como un pianista sin manos", dice Glanzman. "Sabe cómo jugar a Chopin, pero necesita sus manos para darse cuenta de esos recuerdos".
El trabajo de Douglas Blakiston, un científico del Allen Discovery Center de la Universidad de Tufts que estudió la memoria en los insectos, pinta el mismo cuadro. Quería saber si la mariposa podía recordar algo de su vida como oruga, por lo que las expuso al acetato de etilo, seguido de una descarga eléctrica. Al desarrollar una aversión al acetato de etilo, las orugas se convirtieron en crisálidas y, después de la eclosión, las mariposas adultas se sometieron a pruebas de memoria unas semanas después. Sorprendentemente, las mariposas adultas lo recordaron todo, pero ¿cómo? Después de todo, la oruga, antes de convertirse en mariposa, se convierte en una sopa de citoplasma. "La transformación es catastrófica", dice Blakiston. - Después de todo, estamos pasando de un auto que se arrastra a uno volador. No solo se está reconstruyendo el cuerpo, sino todo el cerebro ".
Es bastante difícil estudiar exactamente qué procesos están ocurriendo en el cuerpo durante la pupación. Sin embargo, un subconjunto de neuronas de oruga se puede almacenar en el llamado. cuerpos en forma de hongo: un par de estructuras responsables del sentido del olfato, que en muchos insectos se encuentran al lado de las antenas. En otras palabras, se conserva parte de la estructura. “Esto no es sopa”, dice Blakiston. "Bueno, básicamente, sopa, pero en trozos". Durante la pupación, las neuronas se eliminan casi por completo y las restantes se separan por completo de todas las demás. Las conexiones sinápticas se absorben y luego se conectan a otras neuronas durante la transformación en un cerebro de mariposa. Blakiston, como Glanzman, hace una analogía con las manos: "Era como si las neuronas de un pequeño grupo se tomaran de la mano y luego se soltaran y comenzaran a moverse, después de lo cual se conectaron con otras neuronas del nuevo cerebro". Si la memoria se almacenó donde,luego Blakiston cree que se almacenó en un subconjunto de neuronas ubicadas en cuerpos de hongos, el único material conocido transmitido de oruga a mariposa.
Al final, a pesar de la representación extrañamente caricaturizada de la ciencia de la memoria, Eternal Sunshine puede haber tropezado con la hipótesis correcta. Primero, Glanzman y Blackston creen que sus experimentos tienen buenas noticias para quienes padecen Alzheimer . En segundo lugar, puede ser posible restaurar las conexiones neuronales rotas para que las neuronas puedan encontrar el camino de regreso a los recuerdos perdidos, tal vez bajo la guía de un ARN adecuado.