La memoria a corto plazo puede comprender
el establecimiento de circuitos recurrentes (o reverberantes) de actividad
neuronal. Es aquí donde las neuronas hacen
sinapsis entre sí para formar una vía circular, de modo que la última neurona en
activarse, a continuación, estimula la primera neurona.
Así, un circuito neuronal de
actividad recurrente, o reverberante, puede mantenerse durante un periodo. Estos circuitos reverberantes se han usado
para explicar la base neuronal de la memoria de trabajo, la capacidad para
mantener un recuerdo (por ejemplo, de una lista para el supermercado) en mente durante
un periodo relativamente breve. Dado que las descargas eléctricas electroconvulsivas
no destruyen la memoria a largo plazo, parece razonable concluir que la consolidación
de la memoria depende de cambios relativamente permanentes en la estructura química
de neuronas y sus sinapsis.
Experimentos sugieren que la síntesis
de proteína se requiere para la consolidación del “rastro de memoria”. La
naturaleza de los cambios sinápticos comprendidos en el almacenamiento de memoria
se ha estudiado usando el fenómeno de potenciación a largo plazo (LTP) en el
hipocampo. La LTP es un tipo de aprendizaje
sináptico, por cuanto las sinapsis que se estimulan primero a frecuencia alta después
mostrarán excitabilidad aumentada.
La potenciación a largo plazo se ha
estudiado de manera extensa en el hipocampo, donde la mayor parte de los axones
usa glutamato como neurotransmisor. Aquí,
la LTP se induce por la activación de los receptores NMDA para glutamato. Al potencial de membrana en reposo, el poro de
NMDA está bloqueado por un ion Mg2+ que impide la entrada de Ca2+, incluso en
presencia de glutamato (3). Para que el glutamato
active sus receptores NMDA, la membrana también debe quedar parcialmente
despolarizada, lo que hace que el Mg2+ abandone el poro. Esta despolarización puede producirse por
unión de glutamato a sus receptores AMPA, o en respuesta a un neurotransmisor
diferente. En estas condiciones, el glutamato
hace que el Ca2+ y el Na+ se difundan a través del canal de NMDA hacia la
célula.
El Ca2+ que entra a través de los receptores
NMDA se une a la calmodulina, una proteína reguladora importante para la función
de segundo mensajero del Ca2+. Este complejo
de Ca2+ - calmodulina a continuación activa una enzima previamente inactiva
llamada CaMKII (proteína cinasa II dependiente de calmodulina). La CaMKII hace que receptores AMPA para glutamato
se muevan hacia la membrana plasmática de la neurona postsináptica.
Esto fortalece la transmisión en
estas sinapsis; a continuación, una cantidad dada de glutamato liberada a
partir de la terminal de axón presináptica produce una mayor despolarización
postsináptica (EPSP). De cualquier modo,
el aumento de la concentración de Ca2+ también causa cambios a plazo más largo en
la neurona postsináptica. Estos cambios más persistentes necesarios para la
plasticidad sináptica y la formación de recuerdos a largo plazo requieren la activación
de proteínas que estimulan la transcripción genética (producción de mRNA), lo
que lleva a la formación de nuevas proteínas.
En parte, las nuevas proteínas
pueden necesitarse para la producción de extensiones parecidas a espina desde
las dendritas llamadas espinas dendríticas. Las neuronas piramidales (un tipo
de neurona característica de la corteza cerebral, el hipocampo y la amígdala) tienen
miles de espinas dendríticas, donde se produce la mayor parte de los EPSP en
respuesta al glutamato.
Se ha observado que las espinas dendríticas
se agrandan y cambian de forma durante LTP, y esos cambios, así como la inserción
de receptores AMPA adicionales hacia las espinas tal vez promuevan una mejora
prolongada de la transmisión sináptica.
En algunos casos, la LTP también
cambia en el axón presináptico. Estos
cambios promueven un aumento de la concentración de Ca2+ dentro de las
terminales de axón, lo que lleva a mayor liberación del neurotransmisor
mediante exocitosis de vesículas sinápticas.
La liberación aumentada de neurotransmisor durante LTP puede producirse por
la liberación de moléculas mensajeras retrógradas, las producidas por dendritas
que viajan en dirección retrógrada hacia las terminales de axón presinápticas.
Hay evidencia de que el óxido
nítrico (NO) puede actuar como un mensajero retrógrado de esta manera, lo que
promueve LTP al aumentar la cantidad de glutamato liberado a partir de la
terminal de axón presináptica. La
neurona postsináptica también puede recibir aferencias desde otras neuronas presinápticas,
muchas de las cuales pueden liberar GABA como un neurotransmisor. Por medio de la liberación de GABA, estas
neuronas inhibirían la neurona postsináptica.
Ahora hay evidencia de que la
liberación de GABA y así, la inhibición de la neurona postsináptica puede estar
reducida por otro mensajero retrógrado producido por la neurona postsináptica.
El mensajero retrógrado en este caso es un endocannabinoide, un tipo de
neurotransmisor lípido.
La liberación de los Endo
cannabinoides desde la neurona postsináptica es estimulada por despolarización,
que se produce en una sinapsis excitadora por unión de glutamato a sus
receptores en la neurona postsináptica.
Los endocannabinoides entonces suprimen la liberación de GABA en una
sinapsis inhibidora diferente. Este
proceso, llamado supresión de la inhibición inducida por despolarización, quizá
también contribuya al aprendizaje sináptico de LTP.
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