TL; DR: Usando el engrama.
Hay mucho para esto. Si realmente quieres entenderlo, ¡lee mi explicación de principio a fin sin saltarte! Si llegas al final, hay un pequeño video de tratamiento.
Nota: todo el lenguaje bioquímico / anatómico tiene enlaces a recursos. Si lees de arriba a abajo, todas estas palabras tendrán enlaces a un recurso apropiado que explica con mayor detalle el término. Para permitir una lectura menos distraída, si un término se usa más de una vez, por lo general no convertí el término repetido en un enlace.
Ahora, sin más preámbulos …
Hay diferentes formas de memoria.
Clasificaciones de memoria
Hay muchas maneras de clasificar la memoria:
- Declarativo frente a no declarativo (recuperación que se puede declarar verbalmente o no)
- Implícito contra Explícito (ya sea que el recuerdo haya sido producido consciente e intencionalmente o no)
- Asociativo vs. No asociativo (memoria activada por condicionamiento clásico o habituación / sensibilización)
- Corto plazo frente a medio plazo frente a largo plazo
La siguiente tabla trata de juntar las diferentes clasificaciones de memoria:
La memoria es declarativa o no declarativa
Sin embargo, la forma más común de definir la memoria es usar la siguiente clasificación:
- La memoria declarativa es la memoria de hechos, lugares y eventos.
- La memoria no declarativa (también conocida como memoria de procedimiento ) es la memoria de habilidades, hábitos, respuestas emocionales y algunos reflejos.
Las partes del sistema nervioso (formación del hipocampo y diencéfalo) involucradas en el procesamiento de la información en la memoria declarativa son diferentes de aquellas (cuerpo estriado, cerebelo y amígdala) involucradas en la memoria no declarativa.
La memoria declarativa está disponible para la conciencia, mientras que la memoria no declarativa no está disponible para la conciencia.
La memoria es a corto o largo plazo
La nueva información sensorial se procesa primero en una forma de memoria llamada memoria de término intermedio durante un período de varios segundos y luego se transfiere a la memoria de corto plazo durante un período de segundos a minutos. La nueva información, dependiendo de su importancia percibida, puede procesarse mediante un proceso llamado consolidación en la memoria a largo plazo donde se almacena por períodos de días a años.
Una forma de memoria a corto plazo que está involucrada en operaciones secuenciales en algunas formas de información se llama memoria de trabajo .
Se desconoce si la consolidación de memorias a largo plazo debe involucrar el procesamiento a través de la memoria a corto plazo. Aquí hay dos teorías actuales:
una)
segundo)
La memoria a corto plazo es la retención de información sobre hechos, eventos o lugares que aún no se ha consolidado en la memoria a largo plazo. La memoria a largo plazo es un almacenamiento de información que es relativamente estable y no requiere actualización continua.
Los recuerdos pueden ser olvidados (amnesia)
Los traumatismos en el cerebro (por ejemplo, conmoción cerebral, accidente cerebrovascular, etc.) pueden causar pérdida de recuerdos (amnesia).
La amnesia retrógrada es la pérdida de memoria de eventos pasados que ocurrieron (meses o años) antes del trauma.
La amnesia anterógrada es la incapacidad después del trauma para formar nuevos recuerdos y, por lo tanto, solo tiene recuerdos pasados para recordar.
Este gráfico compara el patrón de memoria de la amnesia anterógrada y retrógrada:
De vez en cuando la amnesia es puramente transitoria. Un ejemplo de esta forma de amnesia se llama amnesia global transitoria que puede deberse a una variedad de causas derivadas de un ataque isquémico transitorio (AIT) o un déficit neurológico isquémico reversible (un AIT de más de 24 horas pero menos de 1 semana). En esta forma, hay una breve fase de la amnesia retrógrada asociada con una amnesia anterógrada repentina que dura de minutos a días.
Conmigo hasta ahora? Ahora para el panorama general de cómo funciona la memoria …
Engramas
¿Qué es una traza de memoria ( es decir , Engram)?
Un engrama Es la representación física de una memoria. Es cualquier grupo de neuronas que alteran su fuerza de sinapsis para un estímulo dado ( por ejemplo , nueva información) en camino al almacenamiento en la memoria (explicado más adelante). El patrón inducido de eficacia sináptica alterada es, por su naturaleza, duradero.
El engrama previsto se representa en el siguiente diagrama (el engrama se representa tradicionalmente como una estructura reticular con los nodos 1-9 ):
Cada número representa un cuerpo celular neuronal. Las líneas representan conexiones recíprocas entre neuronas (axones).
Cada neurona tiene este aspecto (este bulto en el medio es un cuerpo celular neuronal):
Y los axones (cosas que parecen tentáculos) se conectan a otras neuronas. Cuando dos neuronas tienen una conexión recíproca a través de sus axones, forman parte del engrama (como una conexión entre los nodos 2 y 4 en el diagrama del engrama).
El engrama se activa mediante un estímulo, por ejemplo, la siguiente imagen de un círculo:
Al percibir esta imagen por sus ojos, se crea un conjunto único de sinapsis entre un grupo de neuronas (el engrama). Cuanto más a menudo miras esta imagen (u objetos similares), más fuerte se vuelve la conexión entre esas mismas neuronas. Una vez que se ha “aprendido”, la activación parcial de ese ensamblaje neuronal lleva a la activación de toda la representación del estímulo (en nuestro caso, un “círculo”). Por ejemplo, ahora cuando vea la siguiente imagen, la relacionará con un círculo, y ese mismo engrama se fortalecerá aún más (y se ajustará ligeramente para incorporar este patrón modificado, pero relacionado):
¿Dónde se localiza el Engram en el cerebro?
El engrama se encuentra en partes distribuidas del neocórtex. (corteza cerebral de seis capas que se encuentra solo en los mamíferos) y la mayoría de estas regiones comprenden áreas de asociación recibir información sensorial de áreas sensoriales primarias, como la corteza visual primaria, la corteza auditiva y la corteza somatosensorial.
Las áreas de asociación envían nueva información sensorial a los lóbulos temporales mediales para su procesamiento en la formación del hipocampo , que luego transmite esa información procesada a las áreas de asociación para la consolidación en la memoria.
El engrama existe como ensamblajes de neuronas en el neocórtex con sinapsis que muestran una alteración plástica significativa en la eficiencia sináptica (se explica más adelante).
Algunas áreas se ocupan de la información sobre hechos, eventos, idioma y lugares. Otras áreas almacenan información sobre el contenido emocional de nuestros recuerdos con respecto a eventos pasados, personas, etc.
Las áreas neocorticales prefrontales para la memoria están relacionadas con la memoria de trabajo y la información almacenada que se refiere a la fuente (lo que ayuda a relacionar las memorias con la hora y el lugar en que se recibió la información almacenada).
Aquí hay un diagrama muy simplificado de esas conexiones:
Espero no haberte perdido! La discusión restante describe esencialmente cómo un engrama cumple su tarea, electrofisiológicamente …
El hipocampo procesa información para la memoria.
Corte medio sagital (corte) a través del cerebro, vista medial.
El hipocampo es una estructura crucial dentro de la formación del hipocampo que consiste en giro dentado, hipocampo y subículo. Esta estructura cortical plegada es una región de la corteza de tres capas en los lóbulos temporales medios.
Toda la información sensorial nueva destinada al almacenamiento en la memoria se procesa a través de la formación del hipocampo. Aquí hay un diagrama de flujo de información:
La información fluye a través de la formación del hipocampo.
Las neuronas en la corteza entorrinal transmiten señales excitadoras a las células en el giro dentado, que a su vez estimulan a las células CA3 en el hipocampo. Las células CA3 tienen axones colaterales que producen sinapsis excitadoras con las neuronas CA1 en el hipocampo. Las neuronas CA2 transmiten el mensaje excitador a las células en el subículo que, a su vez, retransmiten las señales a la corteza entorrinal. El paso de impulsos a través de este bucle induce plasticidad sináptica ( es decir , un cambio fisiológico o morfológico en una sinapsis que afecta su eficiencia para futuras sinapsis).
El hipocampo muestra plasticidad sináptica (LTP)
Cuando las neuronas CA1 son excitadas por un tren de impulsos de estimulación de alta frecuencia ( HFS ; aproximadamente 100 impulsos / segundo) a lo largo de los axones colaterales de Schaffer de una neurona CA3, la sinapsis excitatoria experimenta un gran aumento a largo plazo en la eficiencia sináptica denominada potenciación a largo plazo (LTP) . Las sinapsis que muestran esta potenciación son sinapsis glutamatérgicas en espinas dendríticas en la neurona CA1.
La LTP es causada por cambios post-sinápticos en las neuronas CA1
Durante el inicio de la LTP, el cambio temprano que se produce en la neurona CA1 es un aumento de la sensibilidad al glutamato del transmisor excitador, debido a la inserción de nuevos receptores de AMPA para el glutamato en la membrana de las espinas dendríticas (vea la siguiente imagen) .
Un cambio posterior que hace que la neurona CA1 sea más sensible a su entrada excitadora de la neurona CA3 es un aumento en el número de sinapsis entre las neuronas CA3 y CA1 ( es decir , nuevas conexiones: formación de nuevas espinas dendríticas y boutons sinápticos asociados).
La activación del receptor NMDA es necesaria para inducir la LTP
Un solo impulso presináptico libera glutamato en la hendidura, donde se une a los receptores AMPA y NMDA en la membrana postsináptica ( ver imagen de arriba ). Los canales de cationes del receptor AMPA se abren y la entrada consiguiente de iones Na + produce un potencial post-sináptico excitador (EPSP). Pero cada canal receptor de NMDA permanece bloqueado por un ion Mg2 + dentro del canal.
Un tren de impulsos presinápticos causa una despolarización prolongada y ampliada de la célula postsináptica por suma temporal. La despolarización mejorada expulsa los iones Mg2 + de los canales NMDA y este desbloqueo permite que el Ca2 + ingrese en la celda postsináptica.
Por lo tanto, la estimulación tetánica provoca un aumento en la concentración de Ca2 + intracelular, y esto conduce a la activación de dos proteínas quinasa: proteína quinasa C y proteína quinasa II dependiente de calcio-calmodulina (también llamada CAMKII).
La activación de estas enzimas altera la fosforilación de las proteínas clave de la membrana, incluidos los receptores AMPA, y existe evidencia de que estos pasos conducen a la LTP. Hay tres elementos en el desarrollo de LTP en estas sinapsis, todos los cuales tienen orígenes en las células postsinápticas. Estos elementos son:
- un aumento en la conductancia del canal AMPA (un efecto temprano)
- un aumento en el número de receptores AMPA (un efecto temprano)
- un aumento en el número de sinapsis (un efecto tardío) que implica la formación de nuevas espinas dendríticas y un aumento inducido en el número de boutons sinápticos.
El hipocampo muestra plasticidad sináptica (LTD)
Cuando una neurona CA1 es excitada por un tren de impulsos en la estimulación de baja frecuencia ( LFS ; aproximadamente 1 impulso / segundo) tren de impulsos que pasan a lo largo de los axones colaterales de Schaffer de una neurona CA3, la sinapsis excitatoria experimenta una gran caída persistente en la eficiencia sináptica. Depresión a largo plazo (LTD) . Por lo tanto, las mismas sinapsis que muestran LTP cuando se estimulan intensamente (con una frecuencia alta) también pueden mostrar LTD cuando son estimuladas débilmente por las neuronas CA3.
La activación de los receptores NMDA es un requisito previo para LTP y LTD. La diferencia crucial (entre si es LTP o LTD) es el aumento en la concentración intracelular de Ca2 + producida por la estimulación intensa (alta frecuencia -> LTP) o débil (baja frecuencia -> LTD) de los axones de las neuronas CA3.
El Ca2 + intracelular regula la plasticidad sináptica de las neuronas CA1
La estimulación de alta frecuencia (HFS) induce un aumento de la concentración de Ca2 + intracelular a> 5 µM en la neurona CA1. Este aumento es suficiente para activar las dos quinasas mencionadas anteriormente ( proteína quinasa C y proteína quinasa II dependiente de calcio-calmodulina ). Esas cinasas ahora alteran la fosforilación de proteínas clave que conducen a la LTP.
Por otro lado, la estimulación de baja frecuencia (LFS) induce un aumento relativamente pequeño en la concentración de Ca2 + intracelular a <1 µM. En esos niveles bajos, se activan diferentes enzimas ( proteína fosfatasa , que hacen exactamente lo contrario a las quinasas eliminando los grupos fosfato). Estas enzimas causan la desfosforilación de proteínas, incluidos los receptores AMPA. Evidentemente, los pasos de desfosforilación inducen la internalización de los receptores AMPA. Esta reducción provoca una caída persistente en la sensibilidad de la neurona CA1 al glutamato, reduciendo así el tamaño de los EPSP y dotando a la sinapsis con LTD.
Aquí hay una representación visual de lo que acabo de decir. Observe las frecuencias que activan sus enzimas respectivas (quinasas frente a fosfatasas):
La cantidad de activación de NMDA influye en la fuerza sináptica
LTP y LTD también se observan en el Neocortex.
Se han estudiado las sinapsis excitadoras en las células de la capa III de la corteza inferotemporal (una parte de la neocorteza). Los registros intracelulares de células en la capa III (que no deben confundirse con el área V3) en respuesta a la estimulación de las células en la capa IV muestran cambios similares dependientes de la frecuencia en la fuerza sináptica, como se encuentra en el hipocampo. Esto sugiere fuertemente que un conjunto común de mecanismos subyace al procesamiento de la información y al almacenamiento de la memoria en el cerebro. Estos mecanismos implican el importante glutamato transmisor excitador y los cambios postsinápticos de larga duración que los receptores de glutamato pueden inducir.
¿Dónde se encuentra la memoria de procedimiento?
La memoria de procedimiento (no declarativa) se ocupa en gran medida de los movimientos aprendidos que se pueden activar fácilmente. Hay tres sitios anatómicos principales con las conexiones sinápticas funcionales para desempeñar este papel en la memoria de procedimientos:
- Área motora suplementaria y córtex premotor.
- Estriado en los ganglios basales
- Cerebelo
Hay plasticidad sináptica (LTD) en el cerebelo
Las células de Purkinje son las únicas células de salida de la corteza del cerebelo. Cada célula de Purkinje recibe dos entradas excitadoras principales:
- Fibra paralela – corre a través de la capa externa (molecular) de la corteza cerebelosa
- Fibra trepadora : realiza varios cientos de sinapsis en las dendritas de la célula de Purkinje
Después de que se dan estímulos individuales emparejados a las entradas de fibra paralela y escalada (para condicionar la célula de Purkinje), la respuesta sináptica (EPSP) de la fibra paralela a estímulos individuales se deprime y permanece presionada durante horas (LTD).
La activación de los receptores metabotrópicos de glutamato causa LTD
El neurotransmisor liberado por las fibras trepadoras es el aspartato. Su respuesta excitadora implica la apertura de canales de Na + y la despolarización consiguiente abre las puertas del canal de Ca2 + sensible a la tensión en la membrana dendrítica.
El transmisor liberado por la fibra paralela es glutamato, que se une a los receptores AMPA y a un receptor metabotrópico en la membrana dendrítica.
LTD en la celda de Purkinje requiere que ocurran tres eventos simultáneamente:
- un aumento en la concentración de Ca2 + intracelular que surge de la estimulación de la fibra trepadora
- un aumento en la concentración de Na + intracelular que surge de la apertura del canal AMPA
- una activación de la proteína quinasa C derivada de la activación del receptor metabotrópico de glutamato.
LTD es causado por una reducción en el número de receptores AMPA
Aunque no conocemos todos los pasos intermedios en LTD en células de Purkinje, parece claro que la fosforilación inducida de los receptores de AMPA hace que se internalicen y que este proceso de eliminación reduce considerablemente la sensibilidad dendrítica de la célula al glutamato liberado por las fibras paralelas.
Ahora, te prometí un regalo:
Me tomó algunas semanas organizar mis pensamientos, pero creo que obtuve la mayor parte de lo que quería transmitir allí.
¡Espero que disfruten aprendiendo esto tanto como yo disfruté escribiéndolo!
Fuentes:
- Wikipedia
- Sistema nervioso
- Compañero de Estudios Psiquiátricos.
- Tabla de contenido, Sección 4: Neurociencias en línea: un libro de texto electrónico para las neurociencias
