El grupo Jonas del Instituto de Ciencia y Tecnología de Austria (ISTA) y neurocirujanos de la Universidad Médica de Viena (Austria) arrojan luz sobre la región CA3 del hipocampo humano, central para el almacenamiento de la memoria, y concretamente sobre cómo el cerebro humano forma y recupera recuerdos asociativos. La caja negra del cerebro humano está empezando a abrirse.
Aunque los modelos animales son fundamentales para dar forma a nuestra comprensión del cerebro de los mamíferos, los escasos datos humanos están descubriendo especificidades importantes. Como recuerdan los investigadores, el cerebro humano tiene una capacidad notable para almacenar y recordar recuerdos a lo largo de la vida.
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Un espacio físico, un olor o una situación familiar pueden por sí solos traer de vuelta un recuerdo, y nuestro cerebro utiliza estas asociaciones para completar el patrón. Aunque el cerebro humano está optimizado para este propósito, apenas estamos empezando a entender cómo integra la información sobre nuestro entorno. Este proceso de completar patrones es una notable propiedad computacional de nuestro cerebro llamada memoria asociativa.
En un artículo publicado en 'Cell', un equipo dirigido por Magdalena Walz, catedrática de Ciencias de la Vida en el ISTA, Peter Jonas y el posdoctorado del ISTA Jake Watson, que inició la colaboración con el profesor Karl Rössler del Departamento de Neurocirugía de la Universidad Médica de Viena, examinaron muestras de pacientes con epilepsia que se sometieron a neurocirugía para obtener información directamente del tejido humano intacto y vivo.
El motivo es que se sabe que, si bien los pacientes sometidos a neurocirugía tienen una amplia variedad de presentaciones clínicas, una subpoblación de pacientes con epilepsia presentaban en estudios anteriores un hipocampo intacto. De esta manera, el equipo pudo obtener tejido hipocampal intacto de 17 pacientes con epilepsia con consentimiento informado.
Los investigadores combinaron técnicas experimentales de vanguardia (registros de fijación de parches multicelulares para medir las propiedades funcionales dinámicas de las neuronas y microscopía de superresolución) con modelos y obtuvieron hallazgos sorprendentes.
Lejos de ser una versión a mayor escala del hipocampo de ratón, bien estudiado, la conectividad neuronal en la región CA3 humana era más escasa y sus sinapsis (las conexiones que permiten que las señales pasen entre las neuronas) parecían más confiables y precisas. De este modo, el equipo descubrió propiedades distintivas del cableado del cerebro humano.
Con sus datos experimentales, el equipo intentó construir un modelo de la potencia computacional de la red CA3 en el hipocampo humano. Se dieron cuenta de que los circuitos específicos de los humanos y la conectividad sináptica les permitían medir hasta qué punto los recuerdos se almacenaban y recuperaban de forma fiable.
"Pudimos comprobar cuántos patrones encajaban en este modelo. Esto nos ayudó a demostrar que la escasa conectividad sináptica específica de los humanos y la mayor fiabilidad sináptica aumentaban la capacidad de almacenamiento", describe Jonas. En otras palabras, descubrieron cómo la red CA3 humana codifica la información de forma eficiente para maximizar las asociaciones y el almacenamiento de la memoria.
El presente estudio contribuye a cambiar la percepción que los científicos y los profesionales sanitarios tienen del cerebro humano. "Nuestro trabajo pone de relieve la necesidad de replantear nuestra comprensión del cerebro desde una perspectiva humana. Las futuras investigaciones sobre los circuitos cerebrales, incluso si se utilizan organismos modelo de roedores, deben realizarse teniendo en cuenta el cerebro humano", afirma Jonas. Según los científicos, este trabajo es fruto de una sinergia entre el neurocirujano adecuado y los fisiólogos adecuados.
