Cuando se aprende una nueva habilidad motora como, por ejemplo, caminar, tocar un instrumento, o practicar un deporte, el cerebro activa una serie de procesos para fijar ese conocimiento adquirido. Pero ¿dónde se alojan las bases de todo ese aprendizaje? ¿Cuáles son los “discos rígidos” en los que guardamos lo que aprendemos a hacer? Encontrar estas respuestas permitiría ayudar a la ciencia a pensar estrategias para tratar ciertas deficiencias o enfermedades que manifiestan problemas motores.
La Dra. Gisela Zalcman, investigadora postdoctoral en el Laboratorio de Fisiología y Algoritmos del Cerebro del Instituto Leloir, estudia cómo se comunican las neuronas y cómo cambia esa comunicación cuando aparece en juego un proceso de aprendizaje motor. “Tratamos de entender cómo se codifica el aprendizaje motor en el cerebro y encontrar la traza mnésica que almacena este tipo de aprendizaje, es decir, saber cuáles son las neuronas implicadas y cómo se guarda esa información”, explica Zalcman.
Para empezar la búsqueda, y tomando como referencia los aportes de la bibliografía disponible, el equipo de investigación puso el ojo en el estriado, una estructura del cerebro que está implicada en el aprendizaje motor y en los comportamientos compulsivos como las adicciones o ciertos trastornos. “Desde lo anatómico, el estriado se subdivide en la región dorsal y ventral – o que, coloquialmente, sería la parte superior e inferior de la estructura-, y en la región medial y lateral.”, indica la investigadora.
“Dentro de estas sub-regiones -continúa-, se sabe que el estriado dorso-medial es necesario para la fase temprana del aprendizaje motor, que es aquella en la que se aprende la coordinación motora básica requerida para la tarea, mientras que el estriado dorso-lateral es necesario para la fase de aprendizaje tardío, en la que se perfecciona la técnica y se realizan avances menos bruscos, pero más específicos”.
Para poder entender cómo participan las neuronas de cada sub-región en las distintas fases del aprendizaje, los investigadores emplearon una técnica conocida como imaging de calcio, que permite registrar la actividad neuronal de cientos de neuronas en simultáneo. “La técnica consiste en expresar un sensor de calcio fluorescente en las neuronas de interés, en nuestro caso las del estriado dorso lateral y dorso medial”, señala la especialista.
“Cuando las neuronas se activan, ingresa calcio a las mismas, el cual se une al sensor y hace que la neurona fluorezca pudiendo ‘ver’ estos eventos bajo un microscopio. De este modo, pudimos identificar los cambios de actividad neuronal que tenían como consecuencia del aprendizaje”, detalla Zalcman.
Este proceso fue realizado en un modelo animal con ratones que eran entrenados para correr sobre un cilindro que rota a velocidades cada vez más altas. “Al principio -señala la especialista- los animales se caen rápidamente, pero a medida que aprenden la coordinación motora requerida, logran sostenerse sobre el cilindro por más tiempo. Así pudimos estudiar cómo cambia la actividad neuronal durante la fase temprana del aprendizaje, que tiene lugar con solo un día de entrenamiento, y durante la fase más tardía, ya con siete días de práctica”.
Los resultados del estudio indican que, efectivamente, en el estriado dorso medial se conserva la memoria del animal en la etapa inicial del aprendizaje. “En el estudio de la fase tardía, vimos que después de un día de aprendizaje, una pequeña proporción de neuronas distribuidas homogéneamente en el espacio permanecían activas. Si inhibíamos este pequeño grupo de neuronas, el animal no podía continuar aprendiendo la tarea, es decir, que su actividad era necesaria para conservar la información adquirida”, explica Zalcman.
“Por su parte -agrega-, los experimentos en el estriado dorso lateral revelaron que, a lo largo de los siete días de entrenamiento, se formaban clusters o zonas de alta actividad neuronal, cada vez más pequeños, que eran necesarios para la tarea únicamente durante la fase tardía del aprendizaje. Además, estos clusters de alta actividad se observaron hasta por lo menos dos meses luego del último entrenamiento. En conjunto, nuestros resultados indican que el aprendizaje tardío es codificado en la región del estriado dorso-lateral por medio de estos clusters de alta actividad los cuales retendrían la información aprendida en el tiempo”
“Descubrir cómo el cerebro almacena y aprende información puede ayudar a entender el rol del estriado en enfermedades o deficiencias como, por ejemplo, en la enfermedad de Huntington, de Parkinson o el síndrome de Tourette. Así, en un futuro podrían permitir pensar estrategias para tratar estos casos”, concluye la investigadora del Instituto Leloir.
