En busca de la MemoriaGuiados por Erick KandelPsic. Mario Barbosa Luna

En el otoo de 1955 Erick Kandel ingres al laboratorio de Harry Grundfest en la Universidad de Columbia, en donde esperaba aprender algo sobre las funciones cerebrales superiores.

En su primera conversacin con Grundfest le habl de su inters en el psicoanlisis y de sus esperanzas de averiguar en qu lugar del cerebro podan localizarse el yo, el ello y el supery.

Teora estructural de Freud

Grundfest me escuch pacientemente mientras yo hablaba... Tal vez otro bilogo habra optado por rechazarme sin saber qu hacer con un estudiante de medicina tan ingenuo y mal encaminado. Pero no l. Me dijo que la posibilidad de comprender los fundamentos biolgicos de la teora estructural de Freud estaban fuera del alcance de la ciencia del cerebro de esa poca. Antes bien, para comprender la mente haba que estudiar el cerebro observando una clula por vez.

Una clula por vez! Al principio esas palabras me desalentaron

Harry Grundfest (1904-1983), neurofisiolgo, con doctorado en zoologa y fisiologa en la Universidad de Columbia.

Se incorpor a la Universidad de Rockefeller para trabajar en el laboratorio de Herbert Gasser para estudiar las seales elctricas de las clulas nerviosas.

(Coleccin privada, Eric Kandel)

Kandel pensaba que el cerebro era un rgano distinto de los dems y que su funcionamiento difera del de otras partes del cuerpo. Desde luego, no estaba errado.

Sin embargo, Grundfest le enseo que todos los entes vivientes, desde los vegetales ms simples hasta los complejos seres humanos, estn constituidos por las mismas unidades bsicas, las clulas (teora celular formulada por Mattias Jakob Schleiden y Theodor Schwann en 1839).

La clula es la unidad fundamental de la vida, elemento estructural y funcional de todos los tejidos y todos los rganos vegetales y animales.

Grundfest pona el acento en la importancia de comprender cmo funcionan las clulas nerviosas, lo que result fundamental para el nacimiento de una nueva ciencia de la mente.

El hombre que hizo posible el estudio celular de la vida mental fue Santiago Ramn y Cajal.

Cajal sent los cimientos de la investigacin moderna sobre el sistema nervioso y puede afirmarse que fue el ms grande de todos los cientficos que estudiaron el cerebro.

En 1906, Cajal recibi el Premio Nobel de Fisiologa o Medicina por sus revolucionarios descubrimientos, premio que comparti con Camillo Golgi, cuyo mtodo de tincin celular le permiti llevar a trmino sus investigaciones.

Santiago Ramn y Cajal (1852-1934), gran neuroanatomista espaol, formul la doctrina de la neurona, fundamento de todo el pensamiento moderno sobre el sistema nervioso.

(Cortesa del Instituto Cajal)

En 1949, Charles Sherrington dijo en su alocucin de homenaje a Cajal:

Sera acaso excesivo afirmar que fue el ms grande de todos los neuroanatomistas? Antes de l hubo muchos descubrimientos, pero eran descubrimientos que dejaban al mdico ms perplejo que antes y aadan desconcierto sin esclarecer. Despus de Cajal, hasta un nefito poda advertir de un vistazo la direccin que lleva la corriente nerviosa.

A distintos tipos de memoria, distintas regiones cerebrales?

En el laboratorio de Wade Marshall, Kandel ya no acariciaba el ingenuo propsito de hallar en el cerebro el yo, el ello y el supery, y lo haba reemplazado por una idea de que determinando el fundamento biolgico de la memoria podra acercarse a la comprensin de los procesos mentales superiores.

El aprendizaje y la memoria son procesos cruciales para el psicoanlisis y la psicoterapia. Al fin y al cabo, muchos problemas psicolgicos son producto del aprendizaje y en un sentido amplio, el aprendizaje y la memoria son primordiales para la identidad misma: somos quienes somos por obra de ellos.

Hasta mediados del siglo xx, las indagaciones sobre el lugar que ocupaba la memoria en el cerebro se canalizaron conforme a dos concepciones opuestas:

Una de ellas postulaba que el crtex est compuesto por regiones discretas que tienen funciones especficas: hay una regin que representa el lenguaje, otra que representa la visin, y as sucesivamente.

La otra teora supona que las distintas capacidades mentales son producto de la actividad mancomunada de toda la corteza.

La teora de que las distintas aptitudes mentales estn vinculadas con regiones especficas de la corteza fue Franz Joseph Gall, mdico y neuroanatomista alemn que fue profesor de la Universidad de Viena entre 1781 y 1802.

Pierre Flourens, neurlogo experimental francs, decidi ponerlas a prueba.

Utilizando diversos animales en sus experimentos, extrajo una por una las distintas regiones del crtex que Gall vinculaba con determinadas funciones mentales, pero no pudo verificar ningn dficit de comportamiento con regiones especficas de la corteza.

Lo nico que importaba era el tamao de la masa cerebral extrada, no su ubicacin ni la complejidad del comportamiento.

Flourens lleg a la conclusin de que todas las regiones de los hemisferios cerebrales tienen pareja importancia y afirm que la corteza es equipotencial, es decir, que cualquier regin puede llevar a cabo cualquiera de las funciones.

El debate entre los partidarios de la teora de Gall y los que apoyaban la posicin de Flourens ti el pensamiento acerca del cerebro hasta la segunda mitad del siglo XIX, cuando atrajo la atencin de dos neurlogos: Pierre-Paul Broca, que trabajaba en Pars, y Carl Wernicke, de Breslau, Alemania.

Una vez comprobado que el lenguaje se genera y se comprende en regiones especficas del cerebro, se identificaron las regiones que gobiernan cada uno de los sentidos y se allan el camino para que Wade Marshall trazara los mapas del tacto, la visin y la audicin.

Despus de los descubrimientos de Marshall, slo era cuestin de tiempo para que las investigaciones abordaran la memoria.

A fines de la dcada de 1930, Wade Marshall (1907 1972) era probablemente el joven ms prometedor que se dedicaban al estudio del cerebro en todos los Estados Unidos. Wade Marshall traz por primera vez un mapa de la representacin sensorial del tacto y la visin en la corteza cerebral.

Muchos aos despus, en 1948 el neurocirujano Wilder Penfield dio los primeros indicios de que algunos aspectos de la memoria tienen que ver con regiones especficas del cerebro.

Penfield desarrollo una tcnica quirrgica para el tratamiento de la epilepsia focal, logrando extirpar el tejido epilptico sin daar otras zonas que intervenan en los procesos mentales o minimizando el efecto perjudicial.

Como en el cerebro no hay receptores al dolor, es posible practicar la ciruga con anestesia local, lo que permiti que los pacientes de Penfield estuvieran totalmente conscientes durante la operacin y pudieran relatar lo que experimentaban.

Penfield aplic estmulos elctricos leves a diversas zonas de la corteza expuesta y determin los efectos de la estimulacin, de esta manera las respuestas de los pacientes le permitieron ubicar las reas de Broca y de Wernicke sin provocar lesiones.

A lo largo de los aos, estudi buena parte de la superficie del crtex en ms de mil pacientes y se dio cuenta, que en ciertas ocasiones, cuando se aplicaba estmulos elctricos en los lbulos temporales, el paciente describa percepciones y experiencias complejas.

Penfield postul que las experiencias provocadas por la estimulacin elctrica de los lbulos temporales constituyen fragmentos de recuerdos.

Ms tarde, la idea de Penfield de que los lbulos temporales almacenan recuerdos fue cuestionada. Sin embargo, poco tiempo despus, en un artculo publicado por Brenda Miller, psicloga del Instituto Neurolgico de Montreal, perteneciente a la Universidad McGill, y William Scoville, neurocirujano de Hartford, Connecticut, informaron de un paciente a quien slo se conoce en el mbito cientfico por sus iniciales, H. M.

H. M. fue atropellado y la herida que sufri en la cabeza le caus ms tarde ataques de epilepsia, que se agravaron a lo largo de los aos, al punto tal que no poda llevar una vida normal.

En 1953, Scoville decidi extirpar la superficie interna del lbulo temporal en ambos hemisferios, as como el hipocampo, estructura profunda del mismo lbulo.

El procedimiento quirrgico consigui librarlo de sus crisis epilpticas pero caus un efecto devastador en su memoria.

Milner registr las capacidades que H. M. haba perdido, las que conservaba y las regiones del cerebro vinculadas.

Descubri as que la memoria de corto plazo, estaba intacta: H. M. poda recordar una sucesin de varios dgitos que le mostraban durante un breve perodo despus de memorizarla y tambin poda llevar adelante una conversacin.

Por otra parte, el paciente tenia una excelente memoria de largo plazo para los acontecimientos ocurridos antes de la ablacin.

Lo que estaba afectado en H. M., era la capacidad de transferir lo que haba almacenado en la memoria de corto plazo a la memoria de largo plazo. Como consecuencia, olvidaba lo que suceda poco despus de que hubiera acontecido.

A lo largo de treinta aos, todos los meses Brenda Milner tuvo entrevistas de seguimiento con H. M. sin que l la reconociera cuando entraba y lo saludaba. Ni siquiera se reconoca a s mismo en el espejo ni en fotografas recientes.

No tena recuerdo de su nuevo aspecto: su identidad qued congelada.

Milner infiri tres principios. Primero: la memoria es una funcin mental bien diferenciada y separada de las capacidades perceptivas, motoras y cognitivas.

Segundo: la memoria de corto plazo y la de largo plazo pueden almacenarse en lugares distintos. La prdida del hipocampo, destruye la capacidad de transferir lo almacenado en la memoria de corto plazo a la memoria de largo plazo.

Tercero: La memoria puede vincularse con lugares especficos del cerebro. La prdida de la zona medial del lbulo temporal y el hipocampo afecta irremediablemente la capacidad de adquirir nuevos recuerdos de largo plazo, mientras que la prdida de otras regiones del cerebro no afecta a la memoria.

Durante muchos aos, Milner pens que el impedimento de H. M. era total, que no poda transferir ninguna informacin almacenada en la memoria de corto plazo a la memoria de largo plazo.

No obstante, en 1962 demostr otro principio fundamental sobre los fundamentos biolgicos de la memoria: Descubri que adems de la memoria consciente, en la que interviene el hipocampo, hay otra memoria inconsciente cuya sede est fuera del hipocampo y de la zona medial del lbulo temporal.

H. M. poda aprender y recordar algunas cosas a largo plazo, lo que significaba que tena un tipo de memoria de largo plazo que no dependa del lbulo temporal ni del hipocampo.

H. M. poda adquirir destrezas nuevas y conservarlas.

Brenda Milner (nacida en 1918). Sus estudios sobre el paciente H. M. fueron el comienzo de la investigacin moderna sobre la memoria. Milner identific el papel que desempea en la memoria explcita el hipocampo y la zona medial del lbulo temporal, aport tambin las primeras pruebas acerca del almacenamiento de la memoria implcita.

Larry Squire, neuropsiclogo de la Universidad de California, San Diego, y Danien Schacter, de la Universidad de Harvard describieron la biologa de dos clases fundamentales de memoria.

La memoria consciente (que hoy llamamos memoria explicita) comprende los recuerdos conscientes acerca de personas, lugares, objetos, hechos y sucesos.

La memoria inconciente (que hoy denominamos memoria implcita o procedimental), que comprende los hbitos, las destrezas perceptivas y motoras como andar en bicicleta o manejar, etc.

La memoria implcita involucra un conjunto de procesos en los que intervienen varios sistemas cerebrales diferentes.

Por ejemplo, en la asociacin de sentimientos interviene una estructura que se denomina amgdala.

La formacin de nuevos hbitos motores exige la intervencin del cuerpo estriado.

El aprendizaje de nuevas destrezas motoras o actividades coordinadas depende del cerebelo.

La memoria implcita tiene carcter automtico. Se recuerda directamente al desarrollar la accin, sin esfuerzo consciente y sin nocin siquiera de que estamos recurriendo a la memoria.

Los recuerdos explcitos se procesan y almacenan en regiones diferentes del cerebro.

A corto plazo, la memoria explcita relativa a personas, objetos, lugares, hechos y sucesos se almacena en la corteza prefrontal.

Estos recuerdos se convierten en recuerdos de largo plazo en el hipocampo y luego se almacenan en las distintas zonas de la corteza correspondientes a los sentidos involucrados originalmente: es decir, en las mismas reas que procesaron la informacin en su origen.

Los hallazgos y las investigaciones hasta ahora dejaban claro que podemos hablar de dos tipos diferentes de memoria: la memoria implcita o procedimental y de la memoria explcita, la cual, a su vez consta de dos etapas, la memoria de corto y largo plazo.

Despus de tener cierta nocin sobre los lugares en que se almacenan los recuerdos la siguiente cuestin consistira en averiguar cmo se almacena la memoria de corto plazo y de largo plazo en el cerebro.

Si la memoria de corto plazo y de largo plazo son un mismo proceso o son procesos diferentes, y si estos procesos implican dos lugares anatmicos distintos o pueden llevarse a cabo en un mismo lugar.

Para resolver estas interrogantes eran necesarias investigaciones a nivel celular.

En busca de una sistema ideal para estudiar la memoria

A fin de progresar razonablemente hacia una mayor comprensin del almacenamiento de los recuerdos, era conveniente investigar los ejemplos ms simples de aprendizaje e investigarlos en un animal que tuviera el sistema nervioso ms simple, de modo de poder rastrear el flujo de la informacin desde el input sensorial hasta el output motor.

Kandel se dedico a buscar un animal experimental que tuviera comportamientos simples y que tuviera un nmero reducido de clulas nerviosas como un invertebrado, decidindose al final por un caracol o babosa marina gigante llamada Aplysia.

El cerebro de Aplysia es muy simple. Tiene 20.000 neuronas agrupadas en nueve ganglios.

Kandel se propuso estimular en las clulas nerviosas de Aplysia los mismos perfiles de estimulacin sensorial que Pavlov haba utilizado en sus experimentos: la habituacin y la sensibilizacin.

Tres protocolos de aprendizaje en donde Pavlov proporciona una serie de instrucciones sobre el modo en que debe presentarse un estmulo sensorial, aislado o en combinacin con otros, para generar aprendizaje.

Tres tipos de aprendizaje implcito propuestos por Pavlov se pueden estudiar en animales y en clulas nerviosas aisladas.

El comportamiento ms simple de Aplysia: la retraccin de la branquia.

As, cuando se toca levemente el sifn por primera vez, se produce una retraccin brusca de la branquia. Pero la aplicacin reiterada del mismo estmulo tctil produce habituacin: el reflejo se debilita cada vez ms a medida que el animal aprende a reconocer que el estmulo es inocuo.

Generamos sensibilizacin aplicando una descarga intensa en la cabeza o en la cola. El animal reconoci que el estmulo intenso era perjudicial y, de ah en adelante, mostr un reflejo exagerado de retraccin de la branquia, incluso en respuesta al leve estmulo tctil inicial del sifn.

Teniendo identificado el comportamiento ms simple que era el reflejo de retraccin de la branquia y la forma de manipularlo por medio de los tipos de aprendizaje, ahora el siguiente paso era averiguar que sucede en el cerebro de Aplysia cuando aprende.

Por esa razn, deban trazar un mapa de los circuitos neurales correspondientes para averiguar cmo opera el ganglio abdominal en su caso.

Una neurona motora que produce un comportamiento especfico en Aplysia.

Arquitectura neural del reflejo de retraccin de la branquia en Aplysia.

Resultados de Memoria a Corto PlazoHabituacin: La neurona sensorial del sifn de aplysia cada vez libera un menor potencial de accin y menos cantidad del neurotransmisor glutamato, por lo cual, cada vez se genera menos respuesta en la clula motora de la branquia.

Resultados de Memoria a Corto PlazoSensibilizacin: la neurona sensorial del sifn de aplysia cada vez libera un mayor potencial de accin y mayor cantidad de neurotransmisores serotonina y glutamato, con lo cual genera una mayor respuesta en la clula motora de la branquia.

Bailey, Mary Chen, Carew y Kandel descubrieron que una nica neurona sensorial tiene aproximadamente 1,300 terminales presinpticas a travs de las cuales establece contacto con 25 clulas de destino diferentes.

De las 1.300 terminales presinpticas, slo el 40% tiene sinapsis activas, y slo estas ltimas cuentan con los mecanismos necesarios para la liberacin de un neurotransmisor. Las terminales restantes permanecen inactivas o latentes.

Utilizacin de clulas nerviosas aisladas desarrolladas en laboratorio para estudiar la memoria

Resultados de Memoria a Largo PlazoEn la habituacin, el nmero de terminales presinpticas decrece de 1.300 a 850 aproximadamente, y el nmero de terminales activas tambin disminuye, de 500 hasta alrededor de 100, lo que implica una paralizacin casi total de la transmisin sinptica.

Resultados de Memoria a Largo PlazoEn la sensibilizacin, el nmero de terminales sinpticas se duplica, pasan de 1.300 a 2.700 y la proporcin de sinapsis activas aumenta del 40% al 60%. Adems, la neurona motora tambin desarrolla nuevas terminales.

Cambios anatmicos que acompaan a la memoria de largo plazo

De este modo, pudieron observar en Aplysia que el nmero de sinapsis en el cerebro no es constante: cambia con el aprendizaje!

Estas investigaciones aportaron las primeras ideas claras sobre las dos teoras rivales acerca del almacenamiento de la memoria. Ambas teoras eran correctas.

En conformidad con la teora del proceso nico, el mismo lugar puede generar memoria de corto y de largo plazo en la habituacin y en la sensibilizacin.

En conformidad con la teora de los dos procesos, los mecanismos involucrados en la memoria de corto y de largo plazo son radicalmente diferentes. La memoria de corto plazo produce un cambio funcional de la sinapsis, intensifica o atena conexiones previas; la memoria de largo plazo exige cambios anatmicos.

el cerebro de los primates tambin se altera por obra de la experiencia?

La experiencia modifica el cerebro de los seres humanos?

En la dcada de los 90s, en la Universidad de California, San francisco, Michael Merzenich y cols con sus estudios en monos; y Thomas Ebert y cols en la Universidad de Constanza, Alemania con sus estudios en msicos esclarecieron estas interrogantes demostrando que el aprendizaje tambin modifica el cerebro en los primates y humanos.

Estos datos son el fundamento biolgico de que el aprendizaje modifica bioqumica y estructuralmente el cerebro, a nivel celular.

Ahora bien, si vemos la psicoterapia como un proceso de aprendizaje, en donde el terapeuta le ensea al paciente a modificar su pensamiento y conducta, entonces podemos afirmar que la terapia puede modificar tanto bioqumica como estructuralmente el cerebro.

GRACIAS