El papel de la brevican en la memoria y el aprendizaje

La memoria es una función clave del cerebro, que implica la creación de nuevos recuerdos mientras se mantienen intactos los más antiguos. Este es un proceso complejo que requiere cambios en las redes de neuronas (células nerviosas) en el cerebro. Las neuronas se comunican a través de pequeñas conexiones llamadas sinapsis, donde las estructuras conocidas como Espinas Dendríticas juegan un papel importante. Las espinas dendríticas son donde suceden la mayoría de las señales en el cerebro, y pueden cambiar de tamaño y forma según la actividad. Esta capacidad de cambiar se llama plasticidad y es crucial para el aprendizaje y la memoria.

#El Papel de las Espinas Dendríticas en el Aprendizaje

Las espinas dendríticas pueden cambiar rápidamente cuando las neuronas están activas. Estos cambios pueden involucrar la formación de nuevas espinas poco después de que ha tenido lugar el aprendizaje. Por ejemplo, en animales jóvenes, las espinas a menudo cambian de forma y tamaño más fácilmente que en los animales adultos. En los adultos, las neuronas están rodeadas por una estructura protectora llamada Matriz Extracelular (ECM) que ayuda a mantener las sinapsis estables. Sin embargo, esta matriz también puede limitar cuánto cambio puede ocurrir en los cerebros adultos, haciendo más difícil que se adapten en comparación con los cerebros más jóvenes.

Algunos experimentos han mostrado que descomponer componentes de la ECM puede ayudar a restaurar parte de la capacidad del cerebro para cambiar. Por ejemplo, cuando se inyectan enzimas que descomponen la ECM en áreas específicas del cerebro, pueden volver a aparecer signos de plasticidad juvenil. Esto sugiere que la ECM tiene un impacto significativo en cuán bien puede adaptarse y aprender el cerebro en la adultez.

#Entendiendo la Matriz Extracelular

La ECM tiene diferentes formas. Una forma es densa y rodea ciertas neuronas inhibitorias, mientras que la otra está más dispersa y rodea casi todas las neuronas. Aunque parecen diferentes, ambas formas están hechas de componentes similares que incluyen glicoproteínas y proteoglicanos. Los componentes clave de la matriz incluyen proteínas como la brevican y aggrecan, que juegan un papel significativo en limitar cuánto puede adaptarse el cerebro.

La brevican es particularmente abundante en el cerebro adulto y es crucial para la estructura de la ECM. Consiste en varias partes, incluyendo una región que se une al ácido hialurónico, un azúcar que también es parte de la matriz. Esta estructura permite que la brevican se conecte con otras moléculas en la matriz o en la superficie de las células.

#Corte Proteolítico de Brevican

La brevican puede ser descompuesta por proteínas específicas llamadas metaloproteasas. Este proceso ocurre en sitios específicos de la proteína, separando partes de ella y cambiando cómo opera la ECM. Creemos que esto podría ser una forma natural para que el cerebro permita más flexibilidad en su estructura, especialmente al aprender nueva información.

Para probar esta idea, los investigadores indujeron un tipo de cambio duradero en cortes de cerebro tomados de ratas jóvenes adultas. Usaron métodos químicos para estimular la actividad cerebral y luego midieron cuánto se había descompuesto la brevican. Los resultados mostraron un aumento significativo en la descomposición de la brevican después de la estimulación. Es importante mencionar que el uso de inhibidores específicos que bloquean la acción de las metaloproteasas impidió esta descomposición, indicando que estas enzimas son necesarias para el procesamiento de la brevican.

#Brevican y Actividad Neuronal

Cuando las neuronas están activas, hay cambios no solo en las neuronas mismas, sino también en la ECM que las rodea. El estudio de la brevican mostró que su corte ocurrió en partes del cerebro ricas en sinapsis, que son las conexiones entre neuronas. Al usar anticuerpos para visualizar las partes de la brevican, los investigadores encontraron que los fragmentos cortados estaban presentes en estas áreas activas.

La activación de la descomposición de la brevican está influenciada por otras proteínas que ayudan a activar las metaloproteasas. Estas proteínas deben estar activas para que ocurra el corte. Cuando los investigadores utilizaron inhibidores especiales para estas proteínas activadoras, observaron que la descomposición de la brevican estaba bloqueada.

#Papel de los Astrocitos

Los astrocitos, un tipo de célula del cerebro, juegan un papel crucial en apoyar a las neuronas y sus funciones. Liberan D-serina, una molécula que mejora la actividad de los receptores NMDA en las neuronas. Los receptores NMDA son importantes para la plasticidad sináptica y el aprendizaje. En experimentos donde se interrumpió la función de los astrocitos, la descomposición de la brevican se redujo significativamente, mostrando que los astrocitos son necesarios para su corte. La adición de D-serina restauró el proceso de corte, enfatizando el papel de apoyo de los astrocitos.

#Impacto de los Receptores de Glutamato

Diferentes receptores en las neuronas también influyen en cómo se procesa la brevican. Los investigadores utilizaron bloqueadores para receptores específicos mientras inducían cambios químicos. Los resultados mostraron que bloquear ciertos receptores impidió la descomposición de la brevican, indicando que la activación postsináptica de estos receptores es vital para este proceso.

En resumen, la actividad de las proteínas involucradas en la señalización, como los receptores NMDA y otros receptores de glutamato, es necesaria para el procesamiento de la brevican. Esta activación conduce a cambios en la ECM, permitiendo adaptaciones estructurales en el cerebro.

#Vínculo Entre el Corte de Brevican y el Aprendizaje

Una pregunta clave es si el corte de la brevican es necesario para que ocurra el aprendizaje. Los investigadores observaron la fosforilación de ciertas moléculas de señalización asociadas con el aprendizaje después de inducir cambios químicos. Encontraron que incluso cuando se inhibió la descomposición de la brevican, los procesos de señalización importantes no se vieron afectados, sugiriendo que el corte de la brevican no es esencial para la iniciación inmediata del aprendizaje.

Sin embargo, cuando se trató de cambios estructurales en el cerebro, la ausencia del corte de la brevican dificultó la formación de nuevas protrusiones dendríticas. Esto indica que, aunque las señales bioquímicas para el aprendizaje pueden ocurrir sin el procesamiento de la brevican, los cambios estructurales necesarios para las adaptaciones a largo plazo dependen de ella.

#Plasticidad Estructural y Aprendizaje

Los procesos de aprendizaje involucran no solo los cambios en la señalización, sino también cambios estructurales en las neuronas. Estos cambios estructurales, como la formación de nuevas espinas dendríticas, son esenciales para que el cerebro almacene nueva información. Cuando los investigadores indujeron cambios químicos en cortes de cerebro, observaron un aumento en nuevas protrusiones dendríticas. Sin embargo, si se bloqueaba la actividad de las metaloproteasas, la formación de estas estructuras dendríticas no ocurría, indicando que el procesamiento de la brevican es crítico para las adaptaciones físicas en las redes neuronales.

#Brevican y Formación de Memorias

La presencia de la ECM alrededor de las neuronas sirve como una base para su actividad. Aunque la formación de la memoria depende principalmente de la capacidad de las neuronas para cambiar y adaptarse, el papel de la ECM a menudo se pasa por alto. La ECM puede restringir o facilitar la plasticidad neuronal. Los estudios muestran que la descomposición de componentes como la brevican puede llevar a una mejor adaptabilidad del cerebro, como se ve en experimentos donde la degradación de la ECM restauró la plasticidad neuronal juvenil.

Hallazgos recientes también destacan la naturaleza dinámica de la ECM, sugiriendo que no solo su descomposición es necesaria para adquirir nuevas formas de plasticidad, sino que su restauración también es esencial para estabilizar nuevos recuerdos.

#Conclusión

La formación de memorias, el aprendizaje y las adaptaciones en el cerebro implican interacciones complejas entre las neuronas y la ECM que las rodea. La brevican, un componente importante de la ECM, experimenta cambios estructurales en respuesta a la actividad neuronal. El corte de la brevican, facilitado por enzimas específicas, es crucial para permitir la formación de nuevas conexiones en el cerebro que sustentan el aprendizaje.

Los astrocitos, los receptores de glutamato y las cascadas de señalización contribuyen a los procesos que regulan el corte de la brevican, enfatizando los roles colaborativos de diferentes tipos de células y señales en el cerebro. Aunque el procesamiento de la brevican parece no ser necesario para la iniciación inmediata del aprendizaje, es esencial para los cambios estructurales que apoyan la formación de la memoria a largo plazo.

En el cerebro adulto, entender estos procesos puede llevar a ideas sobre cómo mejorar el aprendizaje y la memoria, así como sobre cómo abordar el deterioro cognitivo asociado con la edad o lesiones. La exploración continua de la ECM y sus componentes, como la brevican, proporcionará una mayor claridad sobre el intrincado funcionamiento de los sistemas de memoria del cerebro.