El cerebro se enfrenta a un problema aparentemente sencillo, pero fundamental para que la memoria funcione: recordar lo que cambia sin olvidar lo que permanece. Si cada pequeña modificación de una experiencia generase un recuerdo completamente nuevo, sería difícil reconocer lugares, personas o situaciones conocidas. Pero si el cerebro ignorase cualquier diferencia, tampoco podríamos distinguir dos experiencias similares cuando los cambios fueran importantes.
Un equipo del laboratorio Plasticidad de las Redes Neuronales del Instituto de Neurociencias (IN), centro mixto del Consejo Superior de Investigaciones Científicas (CSIC) y la Universidad Miguel Hernández de Elche (UMH), ha identificado un mecanismo que ayuda al cerebro a resolver este equilibrio.
El estudio, publicado en PLOS Biology, muestra que la actividad de las interneuronas inhibitorias del giro dentado, una región del hipocampo, influye en el grado en que el sistema nervioso es sensible a pequeñas diferencias entre experiencias similares o, por el contrario, mantiene representaciones más estables.
El cerebro necesita recordar los cambios sin perder la estabilidad
La memoria no funciona como un archivo en el que cada experiencia queda almacenada como una copia independiente. Para que los recuerdos sean útiles, el cerebro tiene que ser capaz de incorporar información nueva manteniendo al mismo tiempo cierta continuidad.
Podemos pensar en algo cotidiano: visitar varias veces un mismo lugar. El cerebro necesita reconocer que se trata del mismo sitio aunque haya cambiado algún objeto, la distribución de los elementos o determinadas circunstancias. Pero también debe poder distinguir dos experiencias cuando esas diferencias son relevantes.
Esta tensión entre sensibilidad a los cambios y estabilidad de las representaciones es el punto de partida del nuevo trabajo. “La memoria no es un repositorio estático de información, sino un proceso vivo y adaptativo”, explica Santiago Canals, investigador del Instituto de Neurociencias y colíder del estudio.
El giro dentado ayuda a regular la formación de los recuerdos
Los investigadores se centraron en el hipocampo, una región cerebral fundamental para la formación de nuevos recuerdos, y concretamente en una de sus estructuras, el giro dentado. En esta zona existen neuronas que inhiben la actividad de otras células del circuito. Esa inhibición permite regular cómo responde la red neuronal cuando el cerebro está incorporando una experiencia nueva.
Para estudiar su función, el equipo modificó experimentalmente la actividad inhibitoria en ratones durante la codificación de los recuerdos, es decir, en el momento en que la información se procesa para generar una nueva representación.
Después analizaron las consecuencias de esta manipulación mediante tareas en las que los animales debían detectar pequeños cambios en su entorno. Los ratones muestran una preferencia natural por la novedad. Por eso, su comportamiento permite a los investigadores estudiar si reconocen una experiencia anterior y si son capaces de identificar diferencias respecto a ella.
Menos inhibición hace al cerebro más sensible a pequeños cambios
Los experimentos revelaron que reducir la inhibición aumentaba la sensibilidad del sistema. Cuando el cambio en la posición de un objeto era muy pequeño, los ratones con una actividad inhibitoria reducida eran capaces de distinguirlo mejor que los animales utilizados como control.
El efecto se invertía al aumentar la inhibición. En ese caso, el sistema se mostraba menos sensible a pequeñas diferencias y generaba representaciones más resistentes a los cambios.
“Al manipular la inhibición, pudimos modificar cómo realizaban la tarea los ratones. Con niveles más bajos de lo habitual, su comportamiento era más consistente con una mejor recuperación de la memoria y con un recuerdo más detallado”, señala Encarni Marcos, responsable de la línea de investigación Mecanismos Neuronales de la Conducta en el IN CSIC-UMH y colíder del estudio.
El resultado apunta así a que la actividad inhibitoria puede actuar como un regulador de la forma en que el cerebro construye una representación de una experiencia.
Un modelo computacional explica por qué no siempre conviene recordar más detalles
Los investigadores dieron un paso más y utilizaron un modelo computacional para comprender por qué una menor inhibición, que mejora la capacidad para distinguir cambios pequeños, no es necesariamente beneficiosa en todas las situaciones.
El modelo reproduce de forma simplificada cómo se adquieren y recuperan las representaciones de memoria y permite modificar el nivel de inhibición para estudiar sus consecuencias. La simulación predijo que no existe un único nivel óptimo de inhibición para cualquier circunstancia.
Cuando la carga de memoria es pequeña, una menor actividad inhibitoria puede favorecer la capacidad de discriminar entre experiencias. Sin embargo, cuando aumenta la cantidad de información almacenada, una mayor actividad inhibitoria puede contribuir a mantener representaciones más consistentes.
Esta predicción fue comprobada posteriormente en animales mediante una tarea en la que los ratones debían aprender asociaciones entre objetos, posiciones y diferentes entornos. “Gracias a la combinación de herramientas experimentales y computacionales, hemos encontrado un punto de equilibrio en la formación de la memoria que nos permite entender cuándo este sistema, que para ser útil debe ser flexible, se actualiza con nueva información y cuándo mantiene una mayor consistencia”, explica Canals.
El mecanismo actúa cuando se forma el recuerdo
Otro resultado importante del estudio es el momento en el que interviene este mecanismo. Los investigadores comprobaron que el efecto se produce específicamente durante la codificación, cuando se construye por primera vez la representación de una experiencia.
Esto significa que el mecanismo identificado está relacionado con la construcción inicial del recuerdo y no con su posterior estabilización o con el momento en que el recuerdo es recuperado.
La distinción es importante porque permite situar el papel de las interneuronas inhibitorias en una fase concreta del proceso de formación de la memoria.
Un equilibrio dinámico entre recuerdos estables y flexibles
Los resultados sugieren que los circuitos inhibitorios del giro dentado contribuyen a situar al hipocampo en diferentes estados de funcionamiento.
En uno de ellos, una mayor sensibilidad permite incorporar cambios y distinguir experiencias similares. En otro, una mayor consistencia ayuda a mantener representaciones resistentes frente a posibles interferencias.
El estudio plantea así que la memoria no necesita funcionar siempre de la misma manera. El cerebro podría ajustar dinámicamente el modo en que construye sus representaciones dependiendo de las demandas de cada situación.
“Lo que interpretamos de estos resultados es que existe un mecanismo que dinámicamente ajusta el modo de operación, utilizando la inhibición”, explica Marcos.
Los investigadores señalan, sin embargo, que todavía queda por determinar qué señales controlan este ajuste en condiciones naturales. El estudio identifica el papel de la actividad inhibitoria, pero no establece cuáles son los mecanismos que deciden cuándo debe aumentar o disminuir esa actividad. Comprender cómo se regula ese cambio de estado será uno de los objetivos de futuras investigaciones.
En conjunto, el trabajo del Instituto de Neurociencias CSIC-UMH aporta una nueva pieza para entender cómo funciona la memoria: el cerebro no solo necesita almacenar información, sino decidir hasta qué punto una experiencia nueva debe modificar lo que ya conoce. Y para hacerlo cuenta con circuitos capaces de ajustar dinámicamente el equilibrio entre recordar los detalles y conservar la estabilidad de nuestros recuerdos.
