Por Canuto  

Un estudio publicado en Science encontró que ratones sometidos a 48 horas de hibernación artificial perdieron más de la mitad de sus sinapsis, pero conservaron recuerdos espaciales y de miedo. El hallazgo sugiere que la memoria podría depender de la arquitectura colectiva de las redes neuronales, más que de conexiones individuales fortalecidas.
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  • La activación artificial de neuronas Q llevó a los ratones a un estado de hipotermia e hipometabolismo, con temperaturas cercanas a 20 °C.
  • La actividad neuronal cayó aproximadamente 70% y desapareció más de la mitad de las sinapsis, sin deteriorar dos tipos de memoria evaluados.
  • El 82% de las sinapsis que reaparecieron tras el despertar regresó al mismo punto de la misma dendrita, mientras las conexiones agrupadas mostraron mayor resistencia.

Un equipo de investigadores descubrió que una hibernación artificial puede eliminar más de la mitad de las sinapsis del cerebro de ratones sin borrar sus recuerdos. El experimento, publicado en Science, desafía la idea tradicional de que cada memoria depende principalmente de conexiones neuronales individuales que se fortalecen durante el aprendizaje.

La investigación fue dirigida por Kazumasa Tanaka, neurocientífico del Instituto de Ciencia y Tecnología de Okinawa en Japón, con la colaboración de Takeshi Sakurai, neurocientífico de la Universidad de Tsukuba. Los animales permanecieron 48 horas en un estado de hipotermia e hipometabolismo inducido y, después de despertar, conservaron su rendimiento en tareas de miedo contextual y navegación espacial.

Una hibernación activada a voluntad

La hibernación natural aparece en animales como ardillas, hámsteres y osos, pero los investigadores pueden inducir en ratones un estado similar mediante la estimulación de una población de neuronas conocida como neuronas Q, ubicada en una región del hipotálamo.

El estado resultante recibe el nombre de QIH, por hipotermia e hipometabolismo inducidos por neuronas Q, y permite reducir la temperatura corporal de los ratones hasta aproximadamente 20 °C, al tiempo que disminuyen de forma considerable sus ritmos cardíaco y respiratorio.

La característica decisiva para la investigación fue que el estado QIH podía activarse y desactivarse a voluntad. Durante las 48 horas de hibernación artificial, la actividad del hipocampo cayó aproximadamente 70%, una reducción que permitió examinar qué ocurre con las conexiones neuronales bajo condiciones metabólicas extremas.

La memoria sobrevivió a la pérdida de sinapsis

Los investigadores implantaron tetrodos en el hipocampo de ratones que podían moverse libremente para registrar el disparo de neuronas individuales antes, durante y después de la hibernación. Otras muestras de tejido se analizaron mediante microscopía electrónica de barrido en bloque de caras.

Las imágenes mostraron que el periodo de QIH redujo más de la mitad de las sinapsis. Sin embargo, los resultados conductuales no confirmaron la predicción de que una pérdida de esa magnitud provocaría necesariamente un deterioro importante de la memoria.

Antes de la hibernación, los ratones aprendieron a asociar una caja específica con una descarga eléctrica suave y también entrenaron una tarea de laberinto en la que debían caminar hacia una recompensa. Después de despertar, ambos grupos mostraron un desempeño comparable al de ratones que no habían pasado por QIH.

Los registros neuronales ofrecieron una confirmación adicional. Las células de lugar del hipocampo, que se activan cuando el animal ocupa posiciones concretas, continuaron disparándose en los mismos puntos después del despertar, mientras un decodificador pudo identificar la ubicación del ratón con una precisión similar a la registrada antes de la hibernación.

Las conexiones regresaron a sus posiciones originales

Los investigadores observaron las mismas dendritas durante ocho días para seguir la desaparición y el regreso de las sinapsis. Cuando los animales despertaron, las conexiones reaparecieron de forma organizada: 82% volvió al mismo punto de la misma dendrita que ocupaba antes de la hibernación, una proporción superior a la esperada de una reconstrucción aleatoria.

El resultado indica que la desaparición de sinapsis no equivalió necesariamente a una destrucción permanente de la información. Tanaka planteó que el cerebro podría conservar una arquitectura neuronal capaz de guiar la reconstrucción, aunque todavía no está claro qué señales moleculares o estructurales dirigen ese proceso.

Para examinar las conexiones asociadas con el aprendizaje, el equipo utilizó eGRASP, una técnica que permite identificar puntos de contacto entre neuronas marcadas durante una experiencia. De ese modo, los científicos pudieron distinguir las sinapsis engramáticas, relacionadas con la representación física de un recuerdo, de otras conexiones del hipocampo.

El análisis mostró que las sinapsis engramáticas aisladas dentro de una dendrita tendían a desaparecer durante la hibernación. En cambio, las sinapsis engramáticas agrupadas espacialmente cerca unas de otras mostraron mayor resistencia, aunque los investigadores todavía desconocen por qué esa proximidad podría protegerlas.

Una arquitectura poco común en las sinapsis resistentes

Al rastrear las agrupaciones que sobrevivieron, el equipo encontró que aproximadamente un tercio estaba conectado a estructuras llamadas botones multisensoriales. En una sinapsis convencional, un terminal presináptico suele establecer contacto con una espina postsináptica, pero en estos botones un único terminal puede conectarse con varias espinas postsinápticas.

La comparación con sinapsis elegidas al azar en ratones que no habían hibernado mostró que solo 3,3% de esas conexiones estaba asociado con un botón de ese tipo, una diferencia que apunta a una posible relación entre la arquitectura de la conexión y la estabilidad del recuerdo.

Las sinapsis engramáticas agrupadas tampoco eran necesariamente las conexiones grandes y reforzadas que anticipa el modelo clásico. De hecho, eran ligeramente más pequeñas que sus vecinas, lo que sugiere que la organización espacial y la forma de conectarse podrían importar tanto como el tamaño o la fuerza individual de cada sinapsis.

Para comprobar si el patrón respondía específicamente a la hibernación o simplemente a una reducción general de la actividad cerebral, los investigadores realizaron un control con anestesia de larga duración combinada con citocalasa D. Este fármaco bloquea la ampliación y estabilización de las conexiones sinápticas, y la combinación suprimió el disparo neuronal y eliminó una proporción comparable de sinapsis, pero los animales mostraron un deterioro posterior de la memoria de miedo.

En el grupo de control, las sinapsis engramáticas agrupadas desaparecieron de manera indistinta junto con las demás conexiones. La comparación tiene limitaciones importantes, porque no existe una forma de manipular selectivamente la agrupación de esas conexiones sin comprometer otros componentes sinápticos y de la red cerebral.

Una hipótesis asociativa, no una prueba causal

El equipo considera que los resultados podrían indicar que una memoria no necesita conservar cada sinapsis relacionada con el aprendizaje, siempre que permanezca la arquitectura neuronal general que organiza esas conexiones. Esta interpretación debe tratarse como una hipótesis: el estudio mostró una asociación entre la supervivencia de las agrupaciones y la preservación de la memoria, pero no demostró que esas agrupaciones sean la causa directa del recuerdo.

La dificultad central consiste en apagar únicamente esos grupos sinápticos y observar si la memoria desaparece. Una prueba de ese tipo requeriría una herramienta capaz de manipular la organización de las conexiones engramáticas sin alterar simultáneamente otros circuitos ni el funcionamiento global de la red cerebral.

La investigación no demuestra que los recuerdos humanos funcionen exactamente igual ni que una hibernación pueda restaurar memorias perdidas. Su aporte principal es mostrar, en ratones, que la pérdida temporal de una gran cantidad de conexiones puede coexistir con una representación funcional estable del aprendizaje bajo condiciones experimentales específicas.

¿El cerebro vuelve a una configuración de fábrica?

Tanaka y su equipo exploraron una implicación adicional en ratones modificados genéticamente para servir como modelo de epilepsia. Los animales desarrollaban convulsiones y, tras una breve hibernación artificial, el desarrollo de la epilepsia quedó completamente suprimido. Este resultado requiere investigaciones adicionales y no debe mezclarse automáticamente con las conclusiones sobre memoria.

El hallazgo llevó a Tanaka a plantear que el cerebro podría reconstruirse después de la hibernación hacia un estado de red preferido, en lugar de limitarse a recuperar exactamente el punto en el que se encontraba antes. La idea se parece a un regreso a una configuración de fábrica, pero por ahora es una hipótesis.

El estudio también marca una distancia considerable entre la experimentación animal y cualquier aplicación médica. Todavía se necesitan medidas de seguridad más rigurosas y evaluaciones éticas, además de investigaciones en otras especies que determinen si la hibernación artificial modifica el funcionamiento cerebral de manera reproducible.

Hasta ahora, todo el trabajo se ha realizado en ratones y no existen bases para trasladar sus resultados directamente a seres humanos. La investigación abre una pregunta sobre la resistencia y reconstrucción de la memoria, pero su respuesta exigirá nuevos experimentos y mejores herramientas de manipulación causal.

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Este artículo fue escrito por un redactor de contenido de IA y revisado por un editor humano para garantizar calidad y precisión.


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