Aprendizaje y ARN

Ya en los años 60 del siglo pasado se habló por parte de algunos investigadores del papel central del ARN en la memoria. Incluso se hicieron algunos experimentos con gusanos, pero se obviaron por falta de rigor. Por esa época se acuñó el concepto de engrama. Los engramas o bucles neuronales son estructuras o circuitos neuronales estables que hipotéticamente se forman cuando se recibe una sensación interna o externa. Algunos psicólogos supusieron que el ARN intervendría suponiendo que los estímulos de aprendizaje activarían ciertos genes cuya transcripción a ARN serian las “moléculas de la memoria” en la formación de esos circuitos, procediendo a inyectar ARN de gusanos que habían sido sensibilizadosⁱ a gusanos no sensibilizados. Se esperaba que estos últimos, a pesar de no haber sido sensibilizados, presentarían la misma reacción. Los resultados fueron inconcluyentes y muy controvertidos.

En un plano muy discreto, diversos investigadores han seguido estudiando el posible papel del ARN en la memoria y el aprendizaje. Hasta que recientemente se publicaron un par de trabajos que yo sepa bastante concluyentes. Uno se publicó en eNEURO en mayo de 2018 https://www.eneuro.org/content/5/3/ENEURO.0038-18.2018. Los investigadores trabajaron con el caracol marino Aplysia, sensibilizando a largo plazo a un grupo mediante ligeras descargas eléctricas, manteniendo a otro sin sensibilización. Al inyectar ARN de los ganglios nerviosos a un tercer grupo de caracoles, se observó que aquellos a los que se había inyectado ARN de los caracoles sensibilizados resultaban a su vez sensibilizados, mientras que los que recibieron ARN de los controles no mostraban sensibilización. Además, se tomaron neuronas sensoriales y se les aplicó ARN de animales sensibilizados. Esas neuronas aumentaron su excitabilidad, aunque la intensidad de este efecto fue menor que la de la sensibilización de los caracoles. Esto no es extraño, ya que pequeños cambios en la excitabilidad neuronal pueden producir grandes efectos en el comportamiento. Queda el aumento de excitabilidad.

Los autores se preguntaban ya que hay decenas de tipos de ARN qué clases de ARN intervenían en la formación de los engramas y en su transmisión.

A esto da una respuesta el trabajo de un grupo de neurobiólogos israelíes en Cell Reports el 22 de septiembre del año pasado .https://www.cell.com/cell-reports/fulltext/S2211-12472301180-4. Hago un extracto del Abstract, porque el articulo atiende a muchos aspectos del papel del lncARN ARN largo no codificante que no conciernen directamente al tema del aprendizaje y la memoria.

Los ARN largos no codificantes lncRNA se expresan en muchos circuitos cerebrales y tipos de neuronas … Descubrimos que Silc1 se induce rápida y fuertemente en el hipocampo tras la exposición a la novedad y es necesario para un aprendizaje espacial eficiente. De acuerdo con su papel en la plasticidad neuronal, los niveles de Silc1 disminuyen durante el envejecimiento y en modelos de enfermedad de Alzheimer. En general, describimos una vía de plasticidad en la que Silc1 actúa como un gen temprano inmediato para activar Sox11 e inducir un programa transcripcional asociado al crecimiento neuronal importante para el aprendizaje.

Se trata de un estudio muy concienzudo y completo, abarcando desde los genes transcritos por esos ARN hasta su acción sobre otros genes como el mencionado Sox 11. Pero lo que aquí interesa es su papel en el aprendizaje y la memoria, en concreto en ambientes nuevos o frente a estímulos nuevos.

El esquema a continuación presenta uno de los experimentos de estos investigadores, que pusieron ratones en un laberinto estandarizado, entrenándolos para desenvolverse en ellos. Los controles eran del tipo salvaje y los probandos eran knockdown para el gen Silc 1 que determina el lncARNdel mismo nombre. Mientras que los controles se desenvolvieron bien, después del entrenamiento, en una tarea espacial nueva. los knockdownⁱⁱ encontraron mucha dificultad. En el esquema se muestra, también las zonas del cerebro de los ratones donde se transcriben los genes de Silc 1 y Sox 11 y la intervención de Silc 1 en la activación de Sox 11.

Consultando la literatura estos neurocientíficos hallaron que el gen de Silc 1 y el de Sox 11 son inducidos en el hipocampo, concretamente por la actividad neuronal. Los patrones de expresión de ambos genes están fuertemente anticorrelacionados, expresándose el primero en la región CA3 y el segundo en el giro dentado. Una serie de experimentos con ratones utilizando técnicas avanzadas de secuenciación y de biología molecular les llevaron a pensar que Silc 1 y Sox 11 forman parte de un sistema regulador en que Sox 11 sería un gen maestro que regularía la acción de varios genes relacionados con la actividad neuronal y Silc 1, que se activaría por la actividad neuronal inducida por ambientes nuevos, sería una especie de inductor de Sox 11.

Este estudio concierne al aprendizaje espacial. Se puede creer que también a otros tipos de aprendizaje, pero hoy por hoy, se sabe muy poco de eso.

Agosto de 2024