Nueva fase en desarrollo sináptico es clave para problemas de aprendizaje
El por qué estudiar muy duro a última hora para un examen tiene resultados desalentadores.
(Crédito: iStockphoto)
Neurocientíficos de la Universidad Carnegie Mellon han descubierto una nueva fase intermedia en el desarrollo neuronal durante el cual una exposición repetitiva a un mismo estímulo contrae las sinapsis.
Es ampliamente conocido que las sinapsis en el cerebro, las conexiones entre neuronas y otras células que permiten la transmisión de información, crecen cuando son expuestas a un estímulo.
Una nueva investigación encabezada por Alison L. Barth muestra que, en un lapso corto de tiempo, las sinapsis se hacen aún más fuertes que lo previamente pensado, pero luego entran rápidamente a una fase de transición donde se debilitan.
“Cuando pensamos en aprendizaje, creemos que es acumulativo. Creíamos que las sinapsis iniciaban muy pequeñas y luego crecían y crecían. Pero no sucede así”, dijo Barth.
“Basándonos en la información obtenida, parece que las sinapsis que han sido fortalecidas de manera reciente son peculiarmente vulnerables –y más estímulo podría en realidad borrar los efectos del aprendizaje”.
“Los sicólogos saben que para la memoria de larga duración, capacitación espaciada –como estudiar después de cada clase, durante todo un semestre– es superior a estudiar muy duro toda la noche para un examen”, dijo Barth. “Este estudio muestra el por qué. Inmediatamente después de su plasticidad, las sinapsis quedan muy frágiles –mayor estudio o capacitación durante esta fase “lábil” es en realidad contraproducente”.
Investigación previa realizada en el laboratorio de Barth, estableció los mecanismos bioquímicos responsables del fortalecimiento de las sinapsis en la neocorteza, la parte del cerebro responsable del pensamiento y el lenguaje, pero sólo midieron las sinapsis después de 24 horas. En el estudio actual, Jing A. Wen investigó la manera en las sinapsis se desarrollan a través de las primeras 24 horas de exposición a un estímulo utilizando un modelo transgénico especializado de ratón creato por Barth.
El modelo detecta lo que le rodea utilizando sólo un bigote, que altera su capacidad de percibir su ambiente y crea un desbalance sensorial que incrementa la plasticidad del cerebro. Debido a que cada bigote está ligado a un área específica de la corteza, los investigadores pudieron con facilidad darle seguimiento a los cambios neuronales.
Wen descubrió que durante el primer día de aprendizaje, las sinapsis pasaban por tres fases distintas.
- La fase de iniciación, la plasticidad sináptica es estimulada por receptores NMDA (Estos receptores receptores ionotrópicos de glutamato, un neurotransmisor, que actúan como componentes prioritarios en la plasticidad neuronal y memoria). Durante las siguientes 12 horas aproximadamente, las sinapsis se hacen más y más fuertes.
- A medida que el estímulo se repite, los receptores NMDA cambian su función e inician a debilitar las sinapsis en lo que los investigadores han llamado la fase lábil.
- Después de algunas horas de debilitamiento, otro receptor, mGluR5 (Receptor metabotrópico de glumatamo 5), inicia una fase de estabilización durante la cual las sinapsis conservan su fuerza residual.
Incluso, los investigadores descubrieron que podían mantener el estado super activado del inicio de la fase lábil detenimiento el estímulo por completo o por medio de inyectar un receptor de glutamato en un punto óptimo de tiempo. Los descubrimientos son similares a los vistos en muchos estudios sicológicos que usan capacitación espaciada para mejorar la memoria.
“Aunque los cambios sinápticos pueden ser de larga duración, descubrimos que en este período inicial existen varios puntos que juegan un papel”, dijo Barth. “El descubrimiento de la fase lábil sugiere que existen maneras de controlar el aprendizaje a través de la manipulación bioquímica de las rutas que conservan la memoria”.
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