Cómo se forma la memoria en el cerebro

Hace unos 100 años Santiago Ramón y Cajal propuso que el sustrato nervioso para el aprendizaje y la memoria era el reforzamiento de las conexiones, o incluso la formación de nuevas conexiones, entre células nerviosas. Hoy tenemos la confirmación definitiva de que tal cosa ocurre.

Inquieta pensar en el increíble personaje que describe Jorge Luís Borges en su magnífico cuento “Funes el misterioso”. Se trata de un hombre con tal memoria que no podía identificar la imagen general de una hoja porque recordaba todas las hojas de todos los árboles que había visto en su vida. Aunque tanta memoria podría parecer una bendición, lo cierto es que resultaba más bien un infierno: “Dos o tres veces había reconstruido la memoria de un día entero; no había dudado nunca, pero cada reconstrucción había requerido un día entero”, relata Borges en su obra.

Este fantástico cuento despierta nuestro interés por conocer las fascinantes características de la memoria humana y su naturaleza. Aunque mucho más limitados que el personaje de Borges, los humanos poseemos una extraordinaria capacidad para recordar cosas diversas que ocurrieron en lugares y tiempos diferentes. Podemos recordar a la persona con la que acabamos de hablar o a nuestros amigos y conocidos de la remota infancia, una antigua melodía o la impresión visual del azul del mar. Recordamos cómo montar en bicicleta, las reglas de ortografía, los detalles de una jugada de gol o el fragor de un debate político. Pareciera que la capacidad de nuestra mente para almacenar información es ilimitada, pero lejos de recordar todas nuestras experiencias, todos los números de teléfonos o todas las lecciones de historia o matemáticas que hemos recibido, nuestra memoria es sobre todo selectiva, porque siempre recordamos mejor aquello que más nos gusta, interesa o emociona.

Pero, ¿cómo es ello posible, cómo registran y almacenan las neuronas la información que nos permite formar las memorias? ¿Qué pasa en nuestro cerebro cuando aprendemos? La primera respuesta científica de la historia a tales preguntas la brindó, hace ya más de un siglo, el aragonés Santiago Ramón y Cajal, quien había observado en su rudimentario microscópico que de las ramificaciones de las neuronas surgían unas pequeñas protuberancias o espinillas a las que dió gran importancia.

En marzo de 1884, Ramón y Cajal fue invitado por la Royal Society, una de las más prestigiosas sociedades científicas del mundo, a impartir la Croonian Lecture, su principal conferencia anual sobre biología. Allí, ante una audiencia integrada por eminentes científicos europeos, postuló que el aprendizaje podría ser el resultado de un enriquecimiento de las conexiones nerviosas entre las neuronas y de la aparición de nuevos brotes e incluso de nuevas terminaciones en las células del cerebro. El “poder intelectual”, dijo, podría depender no tanto del tamaño o número de células de cerebro como de las conexiones entre ellas, de la riqueza de los procesos conectivos. Aunque eran hipótesis muy atrevidas y difícilmente contrastables en aquel tiempo, encandilaron a los hombres de ciencia.

Ramón y Cajal había llegado a esas conclusiones tras observar los brotes o espinillas que surgen de las neuronas, pues razonó que esos brotes, que modernamente llamamos espinas dendríticas, podían ser elementos necesarios para formar nuevas conexiones cuando aprendemos o realizamos ejercicio intelectual. El científico italiano Camillo Golgi, con quien Ramón y Cajal compartió el premio Nobel en 1906, pensaba de otro modo al creer que las neuronas no eran células individuales sino que formaban parte de un gran tejido unificado, y que las espinillas no eran otra cosa que artefactos o defectos ópticos del microscopio.

El español no se equivocaba, pero tuvo que pasar mucho tiempo para que pudiéramos confirmarlo. En 1944, diez años después de su muerte, Rafael Lorente de Nó, uno de sus más destacados discípulos, publicó en Estados Unidos un importante trabajo científico en el que, en sintonía con los postulados del maestro, decía que el cerebro contiene numerosos circuitos donde las neuronas se interconectan recíprocamente unas con otras. Ese trabajo fue determinante para que otro gran neurocientífico, el canadiense Donald Hebb, postulara la “plasticidad asociativa”, un mecanismo que permite a las neuronas modificar su morfología y metabolismo en función de su actividad, logrando que sean más potentes para comunicarse entre ellas y producir las funciones mentales. O sea, así como el ejercicio físico modifica la masa muscular de un deportista, Hebb pensó que los circuitos neurales recurrentes propuestos por Lorente de Nó podrían servir para aumentar la actividad de las neuronas, cambiando su funcionamiento y potenciando su eficacia.

Y estaba en lo cierto porque eso fue precisamente lo que comprobaron en 1973 el noruego Terje Lomo y el británico Timothy Bliss tras estimular con débiles corrientes eléctricas de alta frecuencia las neuronas del hipocampo (una región del cerebro muy implicada en la formación de la memoria) de conejos anestesiados. Como el efecto potenciador se conseguía rápidamente y podía durar incluso semanas, esos investigadores pensaron que los cambios duraderos que de ese modo ocurrían en las neuronas, llamados potenciación a largo plazo, podían servir para que el cerebro almacenase la memoria. El equipo científico de otro premio Nobel, el norteamericano Eric Kandel, elevó la apuesta al comprobar los cambios eléctricos y químicos que ocurrían en las neuronas de la babosa marina Aplysia californica cuando el animal aprendía y podía recordar conductas sencillas de habituación y sensibilización. De ese modo verificaron, que, tal como Hebb había postulado, el aprendizaje potencia la respuesta de las neuronas y sus interconexiones, y que esa potenciación es el resultado de una serie de cambios químicos muy precisos en el interior de las células.

¿Acaso esos cambios generaban la aparición de los brotes o espinas neurales que Ramón y Cajal propuso en la Croonian Lecturer? Ciertamente, así era. El 6 de mayo de 1999, Nature, para muchos la primera revista de Ciencia del mundo, daba la siguiente noticia:

Hace unos 100 años, Santiago Ramón y Cajal propuso que el sustrato nervioso para el aprendizaje y la memoria era el reforzamiento de las conexiones, o incluso la formación de nuevas conexiones, entre células nerviosas. Ahora tenemos la confirmación definitiva de que tal cosa ocurre. La formación de nuevas espinas ha sido observada tras la potenciación a largo plazo y eso debería decirnos mucho sobre cómo el cerebro almacena la información de un modo permanente.

Lo que Cajal había intuido pudo ser visto más tarde en el Instituto de Neurobiología Max Planck, de Múnich, por los científicos Florian Engert y Tobias Bonhoeffer, quienes gracias al uso de sofisticadas técnicas de microscopía, mostraron los brotes de nuevas espinas en las neuronas estimuladas del hipocampo: era la confirmación definitiva de los postulados cajalianos sobre la plasticidad del sistema nervioso y la memoria. Las espinas, en definitiva, no eran defectos ópticos. El científico aragonés lo supo antes que nadie.

Para saber más: Morgado, I. (2014) Aprender, recordar y olvidar: Claves cerebrales de la memoria y la educación. Barcelona: Ariel.

C. Marco

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