La Universidad de Barcelona (UB) identificó un mecanismo molecular necesario para el funcionamiento correcto de la memoria de trabajo, una capacidad cognitiva "que permite retener y actualizar información durante periodos breves y que se ve alterada en numerosos trastornos neurodegenerativos". El estudio, publicado en 'Cell Reports', detalla "cómo determinadas rutas dependientes del calcio regulan el fortalecimiento temporal de las sinapsis en el hipocampo". Este es un proceso por el cual las conexiones entre neuronas aumentan momentáneamente su eficacia cuando reciben ráfagas rápidas de actividad.

Este refuerzo breve, que dura segundos o minutos, permite que la información se mantenga activa y disponible en el cerebro durante ese intervalo. En el hipocampo, una región crucial para la memoria, este mecanismo es fundamental para sostener la memoria de trabajo, ya que facilita que las neuronas transmitan señales con mayor intensidad justo cuando necesitamos retener y manipular datos de forma inmediata.

El trabajo fue dirigido por el profesor de la Facultad de Medicina y Ciencias de la Salud e investigador del Instituto de Neurociencias de la UB (UBneuro) y del Idibell, Francisco José López‑Murcia, junto al equipo del profesor Nils Brose, del Instituto Max Planck de Ciencias Multidisciplinares (MPI‑NAT), en Gotinga (Alemania).

TRASMISIÓN NEURONAL

En los circuitos del hipocampo, especialmente en las fibras musgosas, se producen breves ráfagas de actividad que aumentan temporalmente la eficacia de la transmisión neuronal. Estos fenómenos, conocidos como "facilitación a corto plazo y potenciación postetánica (PPT), son claves para sostener la memoria de trabajo". La investigación analizó la proteína Munc13‑1, encargada de preparar las vesículas sinápticas antes de la liberación de neurotransmisores. Según los autores, esta proteína debe responder al calcio a través de dos vías complementarias: la señalización calcio‑fosfolípidos, dependiente del dominio C2B, y la vía calcio‑calmodulina.

Los modelos animales modificados para alterar estas dos rutas mostraron una reducción significativa de la capacidad de las sinapsis para reforzarse durante la actividad repetida. Las pruebas electrofisiológicas revelaron que la alteración de la vía calcio‑fosfolípidos aumenta el umbral necesario para inducir la potenciación postetánica y disminuye su magnitud.

DETERIORO EN LA MEMORIA DE TRABAJO ESPACIAL

El profesor López‑Murcia explicó que la incapacidad de Munc13‑1 para detectar el calcio “elimina gran parte del fortalecimiento sináptico transitorio que se genera durante picos de actividad”. El equipo evaluó el impacto conductual de estas alteraciones en un laberinto radial de ocho brazos, "una prueba clásica de memoria de trabajo". Los ratones con una mutación de Munc13‑1 que altera la unión a fosfolípidos mostraron déficits marcados y regresaban repetidamente a brazos donde ya habían obtenido la recompensa, un "comportamiento indicativo de deterioro en la memoria de trabajo espacial". Según López‑Murcia, los resultados aportaron “evidencia experimental de que la memoria de trabajo depende también de cambios sinápticos transitorios, no solo de actividad neuronal sostenida”.

El estudio destaca que mutaciones en el gen humano UNC13A, que afectan a dominios de Munc13‑1 similares a los analizados, "se han asociado a un amplio espectro de trastornos neurológicos, incluida la discapacidad intelectual". Los autores concluyeron que estos datos consolidan a Munc13‑1 como pieza clave para comprender alteraciones del neurodesarrollo vinculadas a fallos en la transmisión sináptica.