A mediados de la década de los cincuentaun grupo de médicos intentaba aliviar a unpaciente que sufría ataques de epilepsiarecurrentes. Ante lo infructuoso de los tra-tamientos iniciales y dada la gravedad delas crisis, decidieron recurrir a un procedi-miento más bien drástico: extirpar una por-ción de cerebro, incluyendo buena partedel hipocampo, una estructura situada enel interior del lóbulo temporal y que debesu nombre a que su forma evoca la de uncaballito de mar. Las consecuencias parael paciente, conocido en la literatura cien-tífica como “H M”, fueron devastadoras, yaque perdió en adelante la capacidad de cre a rmemorias duraderas de lugares, gentes osituaciones en general. HM conservaba in-tactos los recuerdos adquiridos antes de laoperación y mostraba por lo demás unainteligencia normal, pero le era imposi-ble retener nuevas impresiones por más de

unos cuantos minutos. El caso despertó graninterés por varias razones. Entre otras, elhecho apuntaba hacia una separación en-t re las funciones de almacenamiento de losrecuerdos y su consolidación a largo plazo.También, mientras que la lesión había afec-tado la adquisición del tipo de memoria quese conoce como declarativa o explícita, aque-lla relacionada precisamente con hechosfácticos como nombres de lugares o perso-nas, había dejado relativamente intacta lamemoria asociada a habilidades incons-cientes, o memoria implícita. Por ejemplo,HM era capaz de aprender nuevas faculta-des motoras y pre s e rvarlas indefinidamenteaun cuando no guardase recuerdo algunode las sesiones en las que las adquiría.

Estos hechos contradecían la presun-ción más o menos generalizada de que lad i f e rencia entre los mecanismos suby a c e n-tes a la memoria explicita y la implícita e r a ,

s o b re todo, de grado. En cambio, el estudiode casos como el de HM e innumerables es-tudios posteriores empezaron a apuntarhacia la idea de que, después de todo, en elcerebro coexisten varios “sistemas de lamemoria”, con diferentes grados de inte-racción entre sí y que a través de millonesde años de evolución se han ido especiali-zando en diferentes tareas, en ocasionesredundantes e inclusive enfrentadas entresí. Pasamos a ilustrar esto con un ejemploestilizado.

Considérese la siguiente situación, quepodría estar sacada de una novela de sus-p e n s o. Un personaje X se encuentra dormi-tando en un sillón cuando re p e n t i n a m e n t esuena el teléfono. Tras un sobresalto ini-cial, X se espabila, se levanta a contestar elteléfono y oye una voz anónima que lei nforma que a continuación le serán dic-t ados, por una sola vez, ocho dígitos. Los

Lo que bien se apre n d e . . .Jesús María Tarriba Unger

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Mark Rothko, The Omen of the Eagle, 1942 Mark Rothko, Untitled, 1943-1944 Mark Rothko, Untitled, 1945-1946

dígitos no guardan ningún orden o patrónen particular, por lo que bien podrían ha-ber sido generados al azar. La voz haces aber que es un hecho de vida o muert eel que X memorice los ocho dígitos en elexacto orden en que serán enunciados. Laprimera reacción de nuestro personaje esde incredulidad, pensando ser víctima deuna mala broma. Sin embargo, gradual-mente va tomando forma en su concienciael recuerdo de un hecho ocurrido muchosaños atrás y que da credibilidad a la adver-tencia de la voz anónima. En ese instante Xpasa de la incredulidad al pánico, su pulsocardiaco se acelera, su presión arterial subey empieza a ser presa de un deseo urgentede salir huyendo. Sin embargo, X logra re-primir estos primeros impulsos y calmarselo suficiente para entender que su priori-dad inmediata es, sin lugar a dudas, memo-rizar tan enigmáticos números. Una mira-da rápida a su alrededor le deja claro queno cuenta con instrumento alguno de es-critura a la mano, de forma que toda suconcentración se centra febrilmente en se-guir la voz que dicta la secuencia de dígi-tos. Nu e s t ro personaje se dedica entoncesa repetir mentalmente la secuencia escu-chada una y otra vez durante varios mi-n utos después de que la comunicación seha perd i d o. El señor X termina por apre n-derse los números como su nombre mis-mo y puede, al fin, encontrar un lápiz y unt ro zo de papel donde escribir tan impor-tante información.

Pasamos ahora a analizar la historiadesde el punto de vista de los diferentesprocesos neuronales que intervienen y de-terminan el comportamiento del señor X d u-rante su apuro. El oído de X recibe las ondassonoras generadas por el timbre del teléfo-no y sus receptores auditivos las traducenen impulsos nerviosos de suficiente inten-sidad para desencadenar una cascada dedisparos neuronales que se dirigen, mayo-ritariamente, hacia el denominado tálamoauditivo, situado en la región central delcerebro. El tálamo es un núcleo de neuro-nas cuya principal función es servir comouna especie de central de retransmisión ydistribución entre las señales enviadas porlos receptores sensoriales y las demás zon a sdel cere b ro. El tálamo auditivo canaliza lainformación por dos vías, una rápida y otra

lenta. La rápida sirve para avisar a la amíg-dala, otro núcleo de neuronas cuya fun-ción básica es regular reacciones condicio-nadas tales como el miedo, la excitación, laira o el placer. Determina, pues, re a c c i o n e smuy instintivas de bajo nivel y puede man-dar señales de activación a centros motore sy endocrinos sin mediar proceso conscien-te alguno. Esto es lo que provoca la reac-ción de sobresalto que despierta a nuestroadormilado personaje. La vía lenta, en tan-t o , se dirige hacia el cortex auditivo, que esdonde se procesa en forma la informacióndel sonido re c i b i d o. Si el cortex auditivo de-termina que no hay un peligro inminenteasociado al sonido percibido (como es elcaso en nuestro ejemplo), procederá enton-ces a enviar señales “tranquilizadoras” a laamígdala, que suprimirá por ende cualquiersobre reacción que haya podido iniciar.

Hasta este punto, aparecen ya dos ins-tancias en las que la recuperación de in-f o rmación guardada en memoria juega unpapel central en los procesos neuronales delseñor X. La primera, la que interviene cuan-do la amígdala evalúa cómo responder alestímulo inicial. A este nivel el cere b ro haceuso del que probablemente sea el reposito-rio de memorias más atávico con el quecontamos. Esto no es de extrañar, pues des-pués de todo son las que determinan lasreacciones de primera instancia ante cir-cunstancias potencialmente críticas para lasupervivencia y reproducción. Con todo,estas primeras reacciones pueden en oca-siones resultar contraproducentes, sobretodo en el caso del hombre moderno, quefrecuentemente se enfrenta a situacionesbastante alejadas de las que enfrentó du-rante su evolución como especie. En con-traste, es bastante más sofisticado el proce-samiento de la información llevado a caboa nivel del cortex y el tipo de memorias re-cobradas para ello, aunque, desde luego,a costo de un tiempo de respuesta más len-to y un uso de recursos mayor.

Una vez procesada, el cortex auditivoenvía la información a otras regiones delc o rtex cerebral, donde se irá integrandola big picture del evento, lo que eventual-mente lleva a nuestro personaje X a “darsecuenta” de que “suena el teléfono”. Por“darse cuenta de que suena el teléfono” en-tendemos que, dentro de las varias cosas

que en ese momento el señor X hubiera po-dido traer en mente, la noción de que tieneque ir a contestar la llamada pasa a ocuparun lugar central. Entra, pues, en el ámbit ode lo que se conoce como la memoria de t r a-bajo del cortex cerebral (working memory),que vagamente podemos definir como aque-l l o en lo que estamos conscientemente pen-sando en un momento dado. Una vez to-mada la decisión de contestar, X lo hace demanera automática, al ser un acto al queestá muy habituado y que apenas requierede su atención.

Al empezar a escuchar lo que la voz di-ce, se da en cierta manera un proceso in-verso al desencadenado inicialmente. En unprincipio lo que la voz afirma carece, paraX, de sentido alguno. No hay, pues, reac-ción de miedo provocada por la amígdala,pues ésta no reconoce inicialmente ningúnindicio que la ponga en alerta. La sensa-ción de desconcierto o incredulidad se co-rresponde más a un estado en el que la me-moria de trabajo trata de darle sentido aalgo que aparentemente no lo tiene. Éstees un proceso en parte consciente pero engran parte también inconsciente de aso-ciación y recuperación de referentes quepuedan iluminar el verdadero significadode la situación enfrentada. Finalmente lo-gra recobrar, del pasado lejano, el recuer-do de algo que esclarece a lo que se refierela voz al afirmar que la memorización delos dígitos es de vida o muerte. Entonces elc o rtex empieza a enviar señales de alar-ma que, ahora sí, son interpretadas por laamígdala como señal inequívoca de la ne-cesidad de soltar los sistemas de emergen-cia. Pero el señor debe tener cuidado, puesreacciones que quizás eran útiles para nues-tros antepasados hace un millón de añosante, digamos, el ataque de un león, puedenno serlo tanto ante una situación como ladescrita arriba.

Afortunadamente para X, de nuevo sucortex vuelve a tomar las riendas de la si-tuación, reprimiendo la reacción inicial depánico, y enfocando todas sus energíasen lograr salir airoso de la situación, que enesta historia significa aprenderse los nú-meros. Esto lo logra, a falta de papel y lá-piz, aplicando la técnica de memorizaciónmás antigua y pedestre: por simple repeti-ción incesante. ¿Simple, dijimos? Difícil-

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mente. En realidad los mecanismos quesubyacen a la consolidación de la memoriason bastante complejos y apenas empie-zan a entenderse cabalmente. Para poderdar una idea de esto se requiere pasar al te-rreno menos anecdótico de las escalas mi-croscópicas.

Las neuronas son, quizá, las célulasmás especializadas del organismo, lo queen particular se refleja en su forma. Comotoda célula, consta de un núcleo inmersoen un medio acuoso llamado protoplasmacontenido por una membrana de proteí-nas. Sin embargo, en las neuronas dichamembrana presenta prolongaciones alar-gadas que les permiten conectarse entre sío con otras partes del organismo. Dichasprolongaciones vienen en dos variantes,axones y dendritas, cuya diferenciaciónfuncional es fundamental para entendercómo interaccionan entre sí las neuronas.Mientras que los axones son los encargadosde trasmitir impulsos nerviosos desde laneurona hacia otras neuronas o tejidos, lasdendritas por el contrario actúan como re-ceptores de dichos impulsos. En tanto quenormalmente sólo hay un axón por neuro-na, el número de dendritas y sus ramifica-ciones puede variar mucho. La trasmisiónde impulsos desde la neurona es función ex-c l u s i va del axón y se realizan a través desus terminales sinápticas. En contraste, sibien la recepción de impulsos tiende a con-centrarse en las terminales dendríticas, enprincipio prácticamente cualquier parte dela membrana neuronal puede actuar comoreceptor, incluyendo el cuerpo mismo delaxón. Esto da una idea de la enorme fle-x ibilidad topológica que potencialmentetienen las conexiones neuronales.

Los impulsos nerviosos se transmitenvía el denominado potencial de acción, queinvolucra la propagación, a lo largo de lamembrana neuronal, de una onda de den-sidad de iones cargados eléctricamente. Es-ta p ropagación se sustenta en un meca-n i smo sincronizado de aperturas y cierres

sucesivos de compuertas iónicas selecti-vas. A lo largo del axón intervienen prin-c ipalmente iones de potasio (K+1) y sodio(Na+1), pero en la zona sináptica prevale-cen iones de calcio (Ca+2). Como se discu-tirá más adelante, estos mismo iones Ca+2juegan un papel central en los mecanismosde potenciación a largo plazo de la me-m oria. Los iones Ca+2 son básicamenteátomos de calcio que han perdido sus dose l e c t rones exteriores, a los que resulta ener-géticamente más favorable perderse en elmedio protoplásmico que rodea al ion aquedarse en sus inmediaciones.1 Al perderdos electrones, el ion de calcio queda porende cargado positivamente, de ahí la no-tación “+2” en el símbolo “Ca+2”. Estacarga hace que los campos y potencialeseléctricos dentro y fuera de las neuronasdependan críticamente de la concentra-ción local de iones de calcio y, desde lue-go, de la concentración de cualquier otrotipo de iones que pudiese haber. Esto a suvez afecta de forma importante las pro-p i edades electroquímicas de la fauna demoléculas que se encuentra en las inme-diaciones, favoreciendo o inhibiendo asíunas reacciones u otras.

Vo l vamos al potencial de acción. Como

ya se mencionó, éste se propaga como unflujo y reflujo de iones de sodio, potasio y/ocalcio que, vía variaciones en su concentra-ción, inducen cambios en las propiedadesde la membrana celular, la que va selecti-vamente abriendo o cerrando compuertasa diversos componentes químicos.2 El im-pulso se propaga hasta arribar al extremoterminal del axón, a la llamada región pre-sináptica. En esta zona el aumento local enla concentración de iones provoca la difu-sión a través de la membrana celular de unaclase de moléculas denominadas, por razo-nes que deben resultar obvias, neurotrans-m i s o res. De éstos, el más común es un ami-noácido conocido como glutamato, aunquep robablemente son de fama más extendidapor su rol en cierto desórdenes clínicos neu-ro t r a n s m i s o res como la serotonina o la do-pamina. Cuando la región p resináptica noestá activada, el glutamato se encuentra enel interior de pequeñas burbujas o cápsulasdeambulando en las cercanías de la mem-brana celular. Al arribar un impulso con elconsiguiente baño de iones de calcio, lascápsulas de glutamato se pegan a la mem-brana, se abren y arrojan su contenido a laregión intersináptica. El glutamato enton-ces se difunde y arriba a la superficie de laterminal post sináptica, donde activa se-l e c t i vamente re c e p t o res que controlan otrosistema de compuertas iónicas. Según laintensidad y naturaleza del impulso ner-vioso original, la activación de los recepto-res puede bien desencadenar a su vez lapropagación de un potencial de acción enla neurona receptora; puede no tener nin-gún efecto en absoluto; o bien puede inclu-sive inhibir la propagación de un impulsoiniciado por otra terminal sináptica. Ad e-

En realidad los mecanismos que subyacen a la consolidación de la memoria son bastante complejos

y apenas empiezan a entenderse cabalmente.

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1 Los científicos hablan de que cierto proceso es“energéticamente más favorable” cuando éste lleva aun sistema a formar configuraciones de menor energía.Naturalmente, como la energía total se conserva, paraacceder al estado de menor energía el sistema debe con-tar con un mecanismo para deshacerse del exceso, esd e c i r, de la diferencia entre su energía antes y después deacceder a la nueva configuración. El ejemplo más sen-cillo es el de un objeto que cae. Cuando se suelta el ob-jeto desde cierta altura, en cierta forma lo que se hacees permitirle acceder libremente a estados de energía gra-vitatorios menores, lo que logra, desde luego, caye n d o.La diferencia entre la energía potencial inicial y la finalse transforma inicialmente en energía de movimiento,que a su vez va pro g re s i vamente perdiéndose en forma deenergía térmica por efectos de la fricción. Todo estoviene a cuento porque los complejos procesos bioquí-micos que subyacen al funcionamiento de las células de-penden, en última instancia, de la incesante danza quellevan a cabo átomos y moléculas con la finalidad deacceder a aquellas configuraciones de mínima energía.

2 Este proceso es energéticamente muy costoso.Continuamente se disipa energía que se tiene que re-poner si el impulso va a propagarse en absoluto. Porello el cerebro es, por mucho, el consumidor de ener-gía más voraz del cuerpo humano: alrededor del 20%de la energía se va en alimentar a un órgano cuyo pesorepresenta apenas entre el 1% y 2% del total.

más, todo esto puede estar condicionado alo que ocurra en otras sinapsis de la neuro-na o a la presencia de otros neuro t r a n s m i-s o res y re c e p t o res. Como se puede apre c i a r,los mecanismos involucrados son de unacomplejidad extraordinaria, pero es pre c i s a-mente esto lo que pro p o rciona la gran plas-ticidad de los circuitos n e u ronales. Estaplasticidad es central para entender los me-canismos mediante los cuales se forman lasmemorias de corto, mediano y largo plazoen los circuitos neuronales.

Cuando se dispara una avalancha deimpulsos nerviosos a lo largo de un conjun-to de circuitos neuronales, queda en éstosuna traza o huella electroquímica que mo-difica la respuesta de las neuronas afectadasante una excitación posterior. Por ejemplo,después del paso del impulso el umbral dee xcitación de las sinapsis involucradas pue-

de bajar significativamente si deja tras desí una concentración residual de neuro-transmisores en la brecha sináptica, o si selimpia la zona de moléculas que bloqueanel acceso a los receptores post sinápticos.Este umbral es la mínima intensidad delpotencial de acción presináptico necesariopara generar un potencial de acción postsináptico. Otro efecto importante es queconexiones sinápticas que se disparan si-multáneamente tienden a reforzarse mu-tuamente, de forma que si posteriorment euna de ellas es excitada, la otra lo hacetambién aunque reciba un impulso muydébil. Asimismo, se pueden reforzar efec-tos inhibidores o represores de un grupode neuronas por otros.

Estos mecanismos por sí mismos daríancuenta de la formación de memorias decorto plazo, en particular la utilizada por

la memoria de trabajo para la manipula-ción de información que se usa brevemen-te, como por ejemplo cuando realizamosuna suma mental de varios dígitos y va-mos “guardando” las sumas parciales paradespués olvidarlas. Por lo general, los efec-tos del paso de un impulso nervioso aisladoson transitorios, disipándose en cuestiónde segundos si el patrón de impulsos origi-nal no se vuelve a repetir, o de minutos sise repite sólo unas cuantas veces.

Si el mismo patrón de impulsos ner-viosos se trasmite una y otra vez por elmismo circuito neuronal, se empieza a pro-ducir un fenómeno conocido como LTP

(Long Te rm Po t e n t i a t i o n). Existe fuerte evi-dencia de que el LTP es el mecanismo mo-lecular que se encuentra detrás de la for-mación de las memorias de largo plazo. Adiferencia de los efectos transitorios des-

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Mark Rothko, Subway, 1937

critos arriba, en el LT P se llevan a cabo cam-bios estructurales en las neuronas que pue-den perdurar por días, meses o años auncuando no vuelvan a ser inducidos. Estoscambios estructurales son producidos porproteínas específicas que afectan la regiónpost sináptica para fijar el efecto del pa-trón de impulsos, por ejemplo facilitandoel acceso de los neurotransmisores a sus res-p e c t i vos re c e p t o res sinápticos. La forma de-tallada en que esto se produce se conocecada vez mejor gracias a notables avancesen las técnicas de la biología molecular, ta-les como las involucradas en la manipu-l ación del genoma de los organismos. Dehecho, se empieza ya a hablar de la posibili-dad de que en un futuro no muy lejano s epuedan fabricar medicamentos para mejo-rar la memoria o para suprimir memorias nodeseadas. Aquí nos limitaremos a dar un bre-ve bosquejo de los procesos involucrados.

De nuevo, en este proceso los iones de

calcio juegan un papel importante. Recor-damos que dichos iones desencadenan lasecreción de neurotransmisores en la re-gión presináptica, los que a su vez actúansobre receptores que abren compuertas decalcio en la zona post sináptica. Entre máspotente sea la señal recibida en cada sinap-sis de la neurona, o más sinapsis se activensimultáneamente, mayor será el influjo d ecalcio que reciba la neurona post sináp-t ica. Si además el impulso se recibe repeti-damente, la neurona empieza a dispararimpulsos por ella misma y a abrir aún másc o m p u e rtas de calcio. Esto provoca una umento significativo en la concentraciónde iones Ca+2 que tiene el efecto de activa rc i e rtas enzimas especializadas. Las enzimasprovocan que un grupo de proteínas, co-nocidas bajo el acrónimo de CREB, activena su vez a un grupo de genes dentro del nú-cleo de D N A de la neurona. Estos genes con-tienen información que permite a la célula

sintetizar proteínas que se difunden h a s t alas regiones sinápticas y llevan a cabo l o scambios estructurales requeridos. El proc e-so es de tal exquisitez, que las proteínasque refuerzan las sinapsis saben discrimi-nar entre las sinapsis que se mantuvieronp a s i vas durante el paso del impulso de aque-llas que se activa ron, re f o rzando sólo a estasúltimas.

El resultado final de todo esto es que,con suficientes repeticiones del mismo pa-trón de impulsos neuronales, éste quedagrabado en la forma de un árbol de cone-xiones sinápticas re f o rzadas que pueden serreactivadas colectivamente con tal de quese exciten unas cuantas de ellas, recobran-do con ello el patrón de impulsos origi-nal. De esta forma el cere b ro puede ir cons-truyendo redes y subredes jerárquicas quepermiten asociar y combinar informaciónmuy diversa, y, sobre todo, acceder a ellacuando así se requiere.

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Mark Rothko, Untitled, ca. 1941