Lydia Jiménez Díaz, Universidad de Castilla-La Mancha; Ana Contreras, Universidad de Castilla-La Mancha; Juan de Dios Navarro López, Universidad de Castilla-La Mancha y Souhail Djebari, Universidad de Castilla-La Mancha

¿Alguna vez se ha preguntado qué sucede en nuestro cerebro cuando aprendemos a montar en bici? ¿Por qué una vez aprendemos a ejecutar los movimientos y a mantener el equilibrio lo recordamos de por vida? ¿Y cómo nos acordamos con todo lujo de detalles de momentos especiales de nuestra vida? La respuesta a de qué manera aprendemos y recordamos cosas radica en un fascinante fenómeno conocido como plasticidad sináptica.

Descrita por primera vez por Donald Hebb en su teoría Hebbiana en 1949, y demostrada en el laboratorio por Terje Lømo y Timothy Bliss en 1973, la plasticidad sináptica se define como la capacidad del cerebro para adaptarse y cambiar en respuesta a la experiencia. Dicho de una manera simple, son los cambios que ocurren en las conexiones entre las neuronas –sinapsis– como resultado de su actividad.

El cerebro es como una red de carreteras

Uno de los actores clave en la plasticidad sináptica es el hipocampo, una estructura cerebral ubicada en el lóbulo temporal medial. El hipocampo desempeña un papel fundamental en la formación y consolidación de la memoria, especialmente la memoria episódica, es decir, las experiencias personales. Actúa como el director de orquesta en el proceso de aprendizaje y recuerdo, coordinando la actividad neuronal de distintas regiones cerebrales para almacenar y recuperar información importante.

Imagine su cerebro como una red de carreteras, donde las neuronas son los vehículos y las sinapsis son los puntos de intersección donde se cruzan las carreteras. La plasticidad sináptica sería la capacidad de modificar esas intersecciones. Algunas pueden ampliarse para permitir un mayor flujo de tráfico (fortalecimiento sináptico o LTP), mientras que otras pueden cerrarse o reducirse (debilitamiento sináptico o LTD). Que ocurra una cosa u otra dependerá del uso de las mismas: las sinapsis se fortalecen o debilitan en función de cuánto se utilicen.

Por ejemplo, cuando aprendemos algo nuevo, como tocar un instrumento musical, las conexiones sinápticas involucradas en ese proceso tienden a fortalecerse. Esto se debe a que la actividad neuronal asociada con esa experiencia específica refuerza sus conexiones, haciendo que sea más fácil para nosotros recordar la información en el futuro.

Las emociones intensas fortalecen las conexiones entre neuronas

Un hecho curioso es que seamos capaces de recordar con nitidez el día que conocimos a esa persona especial, aunque hayan pasado muchos años, pero no seamos capaces de recordar lo que comimos la semana pasada.

Pues bien, esto también guarda relación directa con la plasticidad sináptica en el hipocampo y su conexión con otras áreas cerebrales como la amígdala, que es el centro de mando de las emociones.

Cuando experimentamos emociones muy intensas, como el amor, la alegría o el miedo, las conexiones sinápticas en nuestro cerebro se fortalecen, anclando esos recuerdos con intensos vínculos emocionales. Así, la plasticidad sináptica no solo nos permite recordar eventos pasados, sino también revivir las emociones asociadas, creando un rico tapiz de experiencias que dan forma a nuestra identidad y nuestra percepción del mundo.

Adaptarse o morir

Los fenómenos de plasticidad también desempeñan un papel crucial en la recuperación de lesiones cerebrales. Después de un daño cerebral, como un accidente cerebrovascular, el cerebro puede reorganizarse y reclutar neuronas vecinas para asumir las funciones de las áreas lesionadas. Este fenómeno, conocido como plasticidad compensatoria, es posible gracias a la capacidad del cerebro para formar nuevas conexiones sinápticas y reconfigurar circuitos neuronales.

Desafortunadamente, el hipocampo también está implicado en enfermedades neurodegenerativas como la enfermedad de Alzheimer. En esta patología, se produce una acumulación de proteínas tóxicas que afecta gravemente al hipocampo, causando daño neuronal e impidiendo que se produzca la plasticidad sináptica normal. A medida que la enfermedad progresa, el hipocampo se deteriora gradualmente, lo que resulta en una pérdida significativa de la memoria y otras funciones cognitivas.

Esto ha dado pie a que los investigadores exploren enfoques terapéuticos que puedan modular la plasticidad sináptica, como el uso de fármacos que mejoren la LTP y protejan las sinapsis del daño causado por las proteínas tóxicas, para así reservar la función del hipocampo y ralentizar el avance de la enfermedad.

Además, estas investigaciones también están arrojando luz sobre posibles estrategias no farmacológicas de prevención, incluyendo el ejercicio físico regular, una dieta saludable y actividades cognitivamente estimulantes como escuchar música, que podrían promover la plasticidad sináptica y proteger al cerebro contra el deterioro asociado con la enfermedad.

Algoritmos flexibles como las neuronas

Desde la formación de recuerdos hasta la recuperación después de lesiones cerebrales, la plasticidad sináptica es esencial para el correcto funcionamiento del cerebro humano.

Comprender estos procesos es fundamental para desarrollar nuevas terapias y estrategias de prevención que puedan ayudar a combatir enfermedades. Pero la importancia de la plasticidad sináptica no se limita al cerebro: los investigadores están estudiando cómo imitar al cerebro humano mediante algoritmos inspirados en la plasticidad sináptica. Esto podría conducir al desarrollo de sistemas de inteligencia artificial más flexibles y adaptables, capaces de aprender y mejorar con la experiencia, igual que los seres humanos.

Lydia Jiménez Díaz, Profesora Titular de Fisiología, Universidad de Castilla-La Mancha; Ana Contreras, Postdoctoral fellow, Universidad de Castilla-La Mancha; Juan de Dios Navarro López, Profesor Titular de Fisiología, Universidad de Castilla-La Mancha y Souhail Djebari, Profesor Contratado Doctor de Fisiología, Universidad de Castilla-La Mancha

Este artículo fue publicado originalmente en The Conversation. Lea el original.