Prueban que la activación de la proteína CREB está implicada en los procesos de aprendizaje que funcionan a largo plazo. El estudio también evidencia que la sobreactivación de CREB puede tener efectos negativos, como la pérdida de neuronas.
Un estudio, con participación del Consejo Superior de Investigaciones Científicas (CSIC), revela nuevas claves para explicar los mecanismos que emplea el cerebro a la hora de generar recuerdos que perduren en el tiempo. En concreto, los autores muestran cómo la activación del factor de transcripción CREB aumenta la excitabilidad neuronal, lo que favorece el fenómeno de potenciación a largo plazo, considerado por la comunidad científica el sustrato físico de la memoria.
El trabajo, cuyas conclusiones aparecen publicadas en The Journal of Neuroscience, también concluye que la activación excesiva de CREB en el cerebro tiene un efecto negativo en la memoria, porque propicia la degeneración neuronal debido a un exceso de excitabilidad de las neuronas. Este exceso deriva en ataques de epilepsia cuando la activación es prolongada.
La investigación, realizada en ratones, ha sido liderada por el equipo que dirige el investigador del CSIC Ángel Barco en el Instituto de Neurociencias (centro mixto del CSIC y la Universidad Miguel Hernández), en el campus de San Juan de Alicante, y ha contado con la colaboración del doctor Eric Kandel, de la Universidad de Columbia de Nueva York (EEUU).
Barco detalla la principal conclusión del estudio: “El trabajo comprueba que el aumento de la actividad del factor de transcripción CREB incrementa la excitabilidad de las neuronas del hipocampo, la región del cerebro responsable de la memoria”.
CREB tiene, por tanto, un papel crucial en la plasticidad neuronal, es decir, en la capacidad de las neuronas para modular o cambiar sus propiedades y la fuerza de sus conexiones con otras neuronas para responder a estímulos externos y favorecer, así, los procesos de aprendizaje y formación de recuerdos. “El hallazgo más interesante de nuestro estudio radica en que CREB interviene en el desarrollo de la plasticidad neuronal cuando se trata de aprendizaje y recuerdo a largo plazo”, apunta el director del trabajo.
Barco ejemplifica esta última idea: “No es lo mismo memorizar un número telefónico para marcarlo inmediatamente que aprenderlo para usarlo de forma habitual o retener en la memoria un recuerdo con un alto componente emocional. CREB sólo actúa en estos dos últimos procesos”.
La memoria a largo plazo precisa de un mecanismo de plasticidad neuronal que se prolongue en el tiempo. Ese fenómeno se conoce como potenciación a largo plazo, caracterizado por un aumento en la fuerza de las conexiones entre neuronas que puede durar horas, días o, incluso, años. “Nuestro estudio, en definitiva, permite entender mejor el mecanismo de potenciación a largo plazo, considerado por la mayoría de los neurocientíficos como el sustrato físico de lo que consideramos memoria”, afirma el investigador.
Efectos Negativos
Los autores comprobaron que, si bien la activación de CREB interviene en los procesos de memoria a largo plazo, su sobreactivación produce el efecto contrario: “Una actividad que en principio es fisiológica y beneficiosa, como la activación de CREB, puede suponer la pérdida de neuronas y acabar en ataques epilépticos si se mantiene muy elevada durante demasiado tiempo”, explica Barco.
El hallazgo, añade el investigador, abre la puerta al estudio de los mecanismos moleculares que subyacen a la epilepsia y a la neurogeneración del lóbulo temporal, región del cerebro cuyo mal funcionamiento suele acarrear ataques epilépticos.
Asimismo, la investigación advierte de los posibles riesgos que suponen ciertas estrategias terapéuticas que proponen una estimulación de la vía de CREB para el tratamiento de patologías neurodegenerativas como las enfermedades de Alzheimer o Hungtington, en las que se ha detectado un déficit de activación de este factor de transcripción.
“Si queremos utilizar la actividad de CREB en estrategias terapéuticas, es preciso primero aprender acerca de los riesgos que su uso puede implicar y ser capaces de aumentar de forma controlada su activación con el fin de evitar excesos que deriven en neurodegeneración”, concluye Barco.
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López de Armentia M, Jancic D, Olivares R, Alarcon ER, Kandel ER and Barco A cAMP response element-binding protein-mediated gene expression increases the intrinsic excitability of CA1 pyramidal neurons. The Journal of Neuroscience, 2007. 27(50): 13909-13918.http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/18077703
Ángel Barco (Badajoz, 1969) se doctoró en Biología por la Universidad Autónoma de Madrid (1996), durante su estancia en el Centro de Biología Molecular (centro mixto del CSIC y la Universidad Autónoma de Madrid). Su interés en neurociencias y especialmente en las bases moleculares de los procesos cognitivos le llevó a formar parte del grupo del doctor Kandel en Columbia University (Nueva York), en 1998. Durante su estancia en este laboratorio empezó a trabajar en el papel de CREB (cAMP-responsive element binding protein) y factores de transcripción relacionados en plasticidad sináptica y memoria, utilizando ratones transgénicos. En septiembre de 2004, se trasladó al Instituto de Neurociencias (centro mixto del CSIC y la Universidad Miguel Hernández), donde dirige su propio laboratorio, que aplica una estrategia multidisciplinar para investigar regulación transcripcional durante procesos de plasticidad sináptica y memoria.
Mikel Lopez de Armentia (Vitoria, 1969) se doctoró en Biología por la Universidad Miguel Hernández (1998), investigando los mecanismos de percepción del dolor (nocicepción) en las neuronas de la cornea. Para su formación postdoctoral, ha colaborado en el laboratorio del doctor McLachlan (Sydney), donde continuó su trabajo en nocicepción, y más tarde al laboratorio del doctor Sah, en las Universidades de Camberra y Brisbane, donde investigó el circuito que inerva la amígdala y la plasticidad sináptica en esta región cerebral. En noviembre de 2004, se unió al grupo de investigaciónde Ángel Barco en el Instituto de Neurociencias, donde se hace cargo de la caracterización a nivel electrofisiológico de los ratones modelo.
Dragana Jancic (Novi Kneževac, Serbia, 1977) finalizó sus estudios de Medicina en la Universidad de Belgrado (Serbia). En 2001, trabajó de médico residente en el Departamento de Psiquiatría Infantil en el Instituto de Salud Mental (Belgrado). Debido a su interés en ciencia básica realizó un Máster en Neurociencias en el Max-Planck Research School, (Göttingen –Alemania-) y trabajó durante dos años en el Max-Planck Institute for Experimental Medicine en el papel de Smad5 en el desarrollo del cerebro de mamíferos. Actualmente, estudia el papel de la regulación de la transcripción ejercido por CREB en procesos de plasticidad sináptica y memoria.
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