Qué hacen nuestras células cuando estamos aprendiendo algo nuevo? ¿Qué ocurre a nivel químico? ¿Se puede ver? La respuesta es sí y lo han conseguido hacer en el Centro de Biología Sináptica de Jefferson (EE.UU.). Utilizando super-resolución de microscopía de células vivas, los investigadores ampliaron las conexiones entre las neuronas que se fortalecen para descubrir cambios estructurales que nunca antes se habían visto.

«Nuestras observaciones abren una nueva forma de pensar sobre cómo el aprendizaje normal y el aprendizaje desadaptativo (como el del autismo o el de las adicciones) pueden ocurrir», señala Matthew Dalva, profesor de neurociencia en The Vickie y Jack Farber Institute for Neuroscience. En lugar de simplemente ver conexiones más grandes durante el aprendizaje, descubrieron que las moléculas involucradas en enviar y recibir las señales entre las neuronas parecían estar organizadas en grupos o «nanomódulos» que danzan y se multiplican cuando estimulado por señales de aprendizaje.

Los investigadores hicieron sus observaciones utilizando neuronas vivas en tiempo real. Hicieron zoom en las sinapsis, los sitios de conexión neuronal donde la información pasa de una célula a otra para permitir el aprendizaje y otras conductas. visualizaron las moléculas clave involucradas en la neurotransmisión de neurona a neurona con dos colores, verde en el lado emisor (el lado presináptico) y rojo en el lado receptor (lado postsináptico).

El equipo hizo una serie de observaciones sorprendentes. Vieron que las moléculas clave del lado presináptico se agrupaban y rastreaban, como si estuvieran unidas, a las moléculas clave agrupadas en el lado postsináptico. Estos grupos moleculares parecen tener un tamaño uniforme. También se multiplicaron cuando las neuronas fueron estimuladas de una manera que imitaba los cambios en el tamaño de las espinas que sobresalen de las neuronas y casi se tocan en la sinapsis. Y a medida que aumentaba el número de nanomódulos, también aumentaba el tamaño de las espinas.

Aprendemos digitalmente

«El hallazgo clave es que los cambios en la fuerza sináptica podrían ser más digitales que analógicos, con unidades del mismo tamaño agregadas para cambiar la fuerza sináptica», señala el doctor Dalva. «Aunque todavía no está claro cómo estos nanomodules podrían comportarse en estados de enfermedad, nuestras observaciones ofrecen una nueva forma de explorar esas preguntas».

Como casi siempre, la investigación sugiere muchas más preguntas que respuesta: ¿cómo puede la neurona hacer los grumos o nanodominios del mismo tamaño? ¿Por qué son del mismo tamaño? ¿Cómo aumentan en número? ¿Se dividen en dos o se hacen nuevos? ¿Por qué se mueven cuando se estimula la sinapsis? Finalmente, ¿cómo se comportan los nanomódulos en trastornos como la adicción o el autismo?

Por el momento, la técnica se ha demostrado eficaz y nos ha dado la primera imagen microscópica del aspecto que tiene en nuestro cerebro el saber y su descubrimiento para una persona.