Apuntes científicos desde el MIT

Nuestro neurocientífico del MIT Miquel Bosch nos brinda un excelentísimo repaso de las investigaciones realizadas con el inolvidable amnésico H.M, y explica dónde vuestro cerebro está grabando esta lectura, a qué región la trasladará dentro de unas horas, y en qué otras neuronas terminará alojada sólo en el caso de haberos gustado.

La ruta de la memoria, por Miquel Bosch

Henry G. Molaison murió el pasado 2 de diciembre de 2008 a la edad de 82 años. No exagero en absoluto si digo que ha sido el paciente más famoso de la historia de la neurología. Era mundialmente conocido por todos los investigadores, médicos y estudiantes de neurociencias, no por su nombre real, que permanecía en secreto, sino por las iniciales H.M. El “accidentado” intento de curarle su epilepsia lo convirtió sin querer en el protagonista de uno de los descubrimientos más revolucionarios de la neurociencia.

Un amnésico inolvidable

La historia de H.M. comienza en Hartford, Connecticut, cuando fue arrollado por una bicicleta a la edad de 9 años. Empezaron entonces sus primeros ataques epilépticos, que empeoraron durante los siguientes 20 años hasta el punto de impedirle trabajar y llevar una vida normal. Un neurocirujano decidió probar un tratamiento experimental un tanto drástico: extirpar por completo el foco de la epilepsia. De esta forma, en 1953, H.M. despertó de la operación sin una parte de sus lóbulos temporales mediales, que albergaba una pequeña región llamada hipocampo. Los ataques epilépticos desaparecieron casi por completo, pero a un precio altísimo. A partir de ese momento no podía formar nuevos recuerdos. Lo olvidaba todo en pocos segundos. Se acordaba perfectamente de todo lo ocurrido antes de la operación: su infancia durante los difíciles años que siguieron al crack de 1929, la segunda guerra mundial, su trabajo reparando motores... Sin embargo, no era capaz de recordar nada de lo ocurrido después. Conservaba unas excelentes capacidades intelectuales (con un cociente de inteligencia superior a la media) y un gran sentido del humor. Podía mantener una conversación y recordar un número de 8 dígitos durante unos 30 segundos. Pero si algo le distraía su atención, no sólo no recordaba el número, sino que no conocía a la persona que tenía delante ni entendía porqué le estaba pidiendo que recitara 8 dígitos. Es decir, tenía una excelente memoria a corto plazo y una buena memoria a largo plazo. Lo que no podía hacer es convertir la una en la otra. Una perfecta representación de su caso es el protagonista de la película “Memento”.

Suzanne Corkin, profesora del MIT, es una de las personas que mejor conocía a H.M. Fue el objeto de su tesis doctoral y estuvo 46 años entrevistándolo continuamente. No obstante, tenía que presentarse a H.M. cada vez que lo visitaba. Para H.M. el mundo paró de girar en 1953. Su tiempo se congeló el día de su operación. Aunque leía cada día los periódicos y veía la televisión, no sabía quienes eran los Bush, ni los Clinton. Su presidente seguía siendo Eisenhower.

La recuerdos viajan por tu cerebro

H.M. nos enseñó, muy a su pesar, que el hipocampo es esencial para consolidar los recuerdos a largo plazo. La memoria sigue siendo, a día de hoy, un misterio con innumerables cabos sueltos, pero desde H.M. sabemos varias cosas con certeza: 1) La memoria es un fenómeno independiente de otras capacidades mentales, como la consciencia o la percepción sensorial. 2) Hay muchas clases de memoria, por ejemplo, la de corto y la de largo plazo (hay más). 3) Cada una se almacena en lugares diferentes del cerebro.

Hoy sabemos que los recuerdos viajan constantemente por el cerebro. Fluyen de una región a otra, pero siempre en la misma dirección. Todos reconoceréis este famoso cuadro de Dalí (¿Cuál es su título?). La primera vez que lo visteis, sus colores, sus formas y texturas, saltaron de vuestra retina a la corteza visual (en la nuca), y de allí se extendieron al resto de vuestra corteza donde se mantuvieron unos segundos flotando codificadas en forma de una nube de fogonazos eléctricos.

En los siguientes minutos toda esa información, aún frágil y volátil, inundó el hipocampo, donde empezó el proceso de “grabación en soporte físico”, es decir, la modificación de las conexiones neuronales. Sin hipocampo, la nube eléctrica no tiene lugar donde reposar y se disipa como el humo de un cigarrillo a la menor distracción. Pero ahí no acaba la travesía de la memoria. En los siguientes días, y sin que os dierais cuenta, el cuadro de Dalí fue poco a poco viajando de vuelta a la corteza cerebral, pero esta vez alterando los circuitos neuronales para almacenarse de forma indefinida. Se sospecha que esta transferencia final del hipocampo a la corteza tiene lugar mientras dormimos (esto dará para otro post).

Aprendizaje inconsciente

Durante años se pensó que H.M. era incapaz de consolidar nuevos recuerdos, pero en 1962 un nuevo experimento volvió a sacudir a la comunidad neurocientífica.

Le pidieron que trazara los contornos de una estrella viendo su mano reflejada en un espejo. Si lo probáis (aquí) veréis que al principio no es nada fácil. Sorprendentemente H.M. aprendió a hacerlo con soltura a fuerza de repetirlo muchas veces, como le sucede a todo el mundo. Pero para él, cada vez que lo probaba era como si fuera la primera vez. “Anda, pero si es más fácil de lo que me esperaba”, exclamó al cabo de unos días.

Así es como se descubrieron los dos tipos básicos de memoria: 1) la explícita, que nos permite recordar datos, imágenes, números de teléfono, cuál es la capital de Japón, etc. y 2) la implícita, que nos permite ir en bici o tocar el piano, y que adquirimos de forma repetitiva e inconsciente. La primera está controlada por el hipocampo y es la que H.M. había perdido. La segunda reside en otras zonas, como el cerebelo o los ganglios basales, y por eso H.M. la mantenía intacta.

El último viaje de H.M: de Boston a la inmortalidad

H.M. murió a las a las 5:05 de la tarde. En ese mismo instante un comité creado especialmente para ese día se puso a trabajar sin perder un segundo. La Dra. Corkin no tuvo tiempo de entristecerse por la muerte de su viejo amigo hasta la mañana siguiente: se pasaron toda la noche en el Hospital General de Massachussets, en Boston, escaneando la cabeza de H.M. por resonancia magnética.

Jacopo Annese, que llegó de madrugada desde San Diego, era el elegido para llevar a cabo el proceso de conservación del cerebro. Aunque es uno de los mayores expertos del mundo, admitió estar sudando a borbotones mientras le extraía el cerebro. Después de todo, era el cerebro más famoso de la historia de la neurociencia (más que el de Einstein, del que ya hablaremos otro día). Annese voló de vuelta a San Diego con el cerebro crioprotegido de H.M a su lado, en asiento de “ventanilla”. Ahora su misión es crear un atlas digital de alta resolución, que será de acceso público para que todo aquel que quiera pasearse por los núcleos cerebrales del famoso amnésico, con la misma tecnología desarrollada para Google Maps (próximamente en thebrainobservatory.ecsd.edu).

En estos momentos el cerebro de H.M. se encuentra cortado en unas 2600 finas lonchas, y está siendo fotografiado en detalle (a 40000 imágenes por loncha). La cadena de TV americana PBS ha realizado un documental (en el que tuve la suerte de colaborar) sobre H.M. y el procesamiento de su cerebro. Annese tiene la intención de crear otros atlas de cerebros afectados por diferentes enfermedades (Alzheimer, Parkinson…), así como de cerebros sanos (que son los más difíciles de obtener). El que quiera donar su cerebro para la posteridad aún está a tiempo de salir en la foto.

Imagínate que un día cualquiera, al salir de casa y abrirse las puertas del ascensor, ves en su interior -cosa inusual- un amable ascensorista que te invita a pasar. Nunca le has visto y le das la mano a modo de saludo. En ese mismo instante una intensa corriente eléctrica pasa a través de su mano y recorre tu cuerpo de forma aguda y desagradable.
He aquí una experiencia –algo surrealista sin duda- que marcará y permanecerá grabada en tu memoria. Se creará un recuerdo que resurgirá sin falta la próxima vez que tomes el ascensor y, si volviera a aparecer el extraño ascensorista, no le darías en ningún caso la mano. Quizás fingirías estar esperando a alguien para no subirte y tomar después el siguiente ascensor.

Este pequeño incidente se incorpora en forma de huella física en la red de neuronas que conforman tu cerebro, en algún lugar de esa extraordinaria trama de 100.000 millones de neuronas y de 1.000 billones de sinapsis o conexiones entre ellas. Se habla de huella sináptica, porque es en el reforzamiento de las sinapsis donde queda materializada esa marca.
A partir de experimentos realizados en este tipo de contextos –evidentemente con ratas de laboratorio- se llegó a una serie de descubrimientos clave para uno de los grandes armisticios entre dos importantes disciplinas: la neurociencia y el psicoanálisis.
Este último daba por hecho que las experiencias marcaban al individuo de manera intensa hasta el punto de determinarlo en gran medida; la neurociencia, para los psicoanalistas, pecaba de reduccionista y entregaba todo el poder a las estructuras cerebrales con las que veníamos equipados.
Pero llegó uno de los más arrolladores descubrimientos neurocientíficos de las últimas décadas: la plasticidad cerebral, es decir, la propiedad del cerebro de ser modificado estructuralmente por las experiencias y los estímulos externos, y también por las percepciones y estados internos.
Esta es la base de todos los recientes estudios sobre la memoria y sus mecanismos cerebrales y moleculares.
Y es también lo que ha permitido llevar a psicoanalistas y neurocientíficos a hablar en la misma mesa. Si las huellas impresas por las experiencias son realmente cambios arquitectónicos en la red neuronal, es evidente que las situaciones vividas van a determinar en gran medida al individuo.

Representando esa reconciliación entre psicoanálisis y neurociencia, citemos a Pierre Magistretti , neurobiólogo de la École Polytechnique Fédérale de Lausanne y co-autor con el psicoanalista François Ansermet, del libro "A cada cual su cerebro".
Magistretti pasó por Redes el pasado verano y nos habló de ese puente construido por la plasticidad cerebral entre la neurociencia y el psicoanálisis. Nos explicó que las huellas físicas dejadas por las experiencias en la estructura neuronal - podríamos llamarlas primarias- son más adelante reasociadas y recombinadas en otras redes distintas, configurando unas huellas secundarias, ya no estrictamente relacionadas con la experiencia. Magistretti y Ansermet apuestan incluso por decir que esas huellas secundarias son lo que nos configura realmente, constituyen nuestra identidad.

Vamos a ver cómo esa identidad está tejida en el recóndito inconsciente.
Ha sido gracias a numerosos experimentos que buscan indagar sobre la memoria y los mecanismos que la construyen que se han podido revelar poco a poco las bases fisiológicas del fenómeno de recombinación de los recuerdos al que alude Magistretti. Entre los investigadores que se dedican a este campo, está Cristina Alberini del Departamento de Neurociencia y Psiquiatría de la Mount Sinai School of Medicine, en Nueva York. Una de las líneas de investigación de su grupo analiza las bases moleculares de la memoria y los procesos de estabilización de la misma, encauzado al desarrollo de terapias para los desórdenes de estrés postraumático.

Alberini fue una de las invitadas al coloquio organizado por Pierre Magistretti en mayo, en el Collège de France, titulado “Neurociencias y psicoanálisis: un encuentro entorno a la emergencia de la singularidad”.
En su exposición , “La dinámica de nuestras representaciones internas: consolidación de la memoria”, Alberini describió los experimentos que le permitieron concluir sobre la función del proceso de re-consolidación de los recuerdos; esa reformulación de lo ya almacenado que iría elaborando con el tiempo la singularidad del individuo.

Aunque los neurocientíficos trabajen con ratas de laboratorio, tomemos el caso con el que iniciamos el post.
Se trataba primero de esclarecer qué regiones de tu cerebro y qué procesos se ponen en marcha para que la huella dejada por la experiencia, la primera vez que sucede, perdure y te permita reaccionar la próxima vez que te encuentres en semejante situación. Dicho de otra forma, ¿cómo se consolida la memoria declarativa, la que se refiere a hechos, personas y objetos que nos rodean?
Dos áreas esenciales en el procesamiento de la información son el hipocampo y la amígdala. El primero encauza la información del contexto, la segunda tramita la memoria emocional, las respuestas de estrés y de miedo.

Para que ambos procesen lo que está sucediendo, se han de producir cambios significativos en la actividad de las neuronas implicadas y en la comunicación entre ellas. Y eso, en el marco de un organismo vivo terrestre como un ser humano, se trasluce muchas veces en activación de genes y la consiguiente síntesis de proteínas. Éstas son las pequeñas máquinas que se encargan de mover, transformar, eliminar, reponer, activar, y un sinfín de funciones más.
Para verificarlo, inyectamos en tu cerebro, con una cánula directa a tu hipocampo, una sustancia inhibidora de la síntesis proteica. Y ya que estamos, hagámoslo en diferentes momentos respecto al instante en que ocurre el suceso para indagar cuándo se ponen en marcha los procesos que consolidarán el recuerdo.
Te inyectamos el inhibidor bien sea antes de que salgas de casa y llames al ascensor, bien cinco horas después del “susto”, 24 o 46h después.
Si pudiéramos realizar estos cuatro tests, comprobaríamos que cuando la inyección que impide la síntesis de proteínas se efectúa a las cinco o a las 24 horas después del suceso, se trastoca la consolidación de la memoria, la huella no puede afianzarse y el recuerdo desparece: dos días más tarde, si apareciese el ascensorista, le volverías a dar la mano inocentemente, creyendo no haberle visto antes ni haber tenido ningún percance con él.
Si la inyección es antes, no interfiere en la formación del recuerdo y si es 46h después, tampoco. Tras 46h, la huella ha dejado de ser vulnerable.
Podemos decir que el proceso de fijación de la memoria se produce dentro de un margen de tiempo determinado tras la experiencia, con una intensidad máxima alrededor de las cinco horas. Tras ese tiempo, la memoria ha dejado de ser frágil, se estabiliza… pero ¿hasta cuándo?
Se pensaba que para siempre, pero los neurocientíficos conocen ahora la existencia de un segundo procesamiento de la información almacenada; transcurre una vez el recuerdo de la experiencia es revivido, reactivado por un estímulo externo o interno. De forma que a pesar de tratarse de una huella estable, pierde su fuerza y vuelve a su estado frágil cuando el recuerdo es recuperado.
Este nuevo tratamiento de la información almacenada, o re-consolidación, necesita también la síntesis de proteínas para llevarse a cabo.

Para ver si se trata de un proceso distinto al del primer aprendizaje, y siguiendo los experimentos de Alberini, se diseña la continuación del caso anterior. Dos días después de tu primer y desagradable encuentro con el ascensorista inesperado, reactivamos el recuerdo: vuelves a verle inexplicablemente sonriéndote ante la puerta abierta. Te inyectamos entonces, justo después, el inhibidor de la síntesis proteica. Si lo hacemos en el hipocampo, le esquivarás de nuevo si te tropiezas con él dos días más tarde, recordando la primera experiencia. Pero si la inyección es general y no sólo dirigida al hipocampo, el recuerdo será dañado y en un tercer encuentro habrás olvidado lo sucedido, le sonreirás tontamente sorprendido y recibirás su calurosa descarga.
Este proceso depende estrictamente de la recuperación o reactivación del recuerdo, ya que si te inyectáramos el inhibidor de la síntesis proteica sin haberte sometido a ese recordatorio, comprobaríamos que la memoria seguiría ahí y que huirías del ascensorista al reconocerlo dos o más días después.
Por lo tanto, en la re-consolidación no participan exactamente las mismas regiones cerebrales, ni los mismos circuitos que en la consolidación. No es una mera repetición del afianzamiento del aprendizaje. ¿Cuál es entonces su función?
Sí, efectivamente, para averiguarlo, hay que volver a realizar tests e inyecciones.
Se establecieron dos hipótesis para este retorno de los recuerdos a un estado frágil: o bien se trataba de un proceso que mediara la integración de la información reciente con la antigua; o bien de un mecanismo para reforzar aún más la memoria.
En el equipo de Alberini se dieron cuenta de que, en realidad, el mecanismo de re-consolidación no es el mediador de la integración de las nuevas experiencias con los recuerdos afianzados, aunque permite este proceso, pero sobre todo refuerza todavía más las conexiones que almacenan la información aprendida.
La configuración de un recuerdo sería un proceso largo, constituido de varias etapas, iniciadas por el aprendizaje, seguido de sucesivas reactivaciones y “rescates” que permitirían fortalecer las huellas.
El inconsciente sería el encargado de estas reasociaciones que autorizarían la integración en los recuerdos de información interna o nueva.
Y aquí viene un punto importante: de esta forma, no corremos el riesgo de estar determinados por la propia plasticidad, puesto que si no existiera esa reorganización, habría una continuidad estricta entre las experiencias y las huellas dejadas en el individuo. La discontinuidad, el desfase entre experiencias y huellas reasociadas crea una realidad interna no-consciente, construida a partir de la percepción del entorno y de la percepción del estado interno. Y de esa discontinuidad emerge el grado de libertad, la singularidad, la posibilidad de ser únicos.

La plasticidad cerebral conlleva un paradójico equilibrio en el que todo queda inscrito, todo se conserva, pero al mismo tiempo todo cambia y se transforma.
Estos tejemanejes del cerebro para ir dando forma y sentido a las experiencias irían configurando una realidad interna inconsciente, que dirige nuestras acciones e interviene en nuestras decisiones.
Como bien dice Pierre Magistretti, “la conciencia no es más que un mecanismo que a posteriori nos permite ser conscientes de lo que nuestro inconsciente ya ha decidido hacer”.
Los experimentos de Alberini y de otros neurocientíficos que buscan las bases moleculares de la memoria acaban certificando que a pesar de todo lo que nos determina, desde los genes a las propias experiencias subjetivas que dejan una potente marca en nuestra arquitectura cerebral, en realidad, se podría decir que estamos determinados para no estar programados, para poseer un gran margen de libertad y de creatividad.

En 1966 el neurocientífico Richard Gregory hizo famosa la siguiente frase aparecida en su libro “Del ojo al cerebro: psicología de la visión”:

“One of the difficulties in understanding the brain is that it is like nothing so much as a lump of porridge “

algo así a:
“Una de las dificultades para comprender el cerebro es que es poco más que un grumo de papilla espesa”

Comprendí el sentido de esta expresión durante un curso intensivo de neuroanatomía, en el que tras hablarnos de las diferentes partes del cerebro, sus funciones, complejidad, conexiones, patologías, terapias… nos llevaron a un laboratorio y nos dieron un cerebro de oveja a cada uno para que lo diseccionáramos.

Todo está allí metido, en ese trocito de carne a oscuras. Lo observas de cerca y piensas: ¿Con esto la oveja oye, huele, aprende, se orienta, mantiene las funciones de su cuerpo, siente dolor, coordina movimientos…? Entonces te piden que lo explores para ver su estructura interna e identificar las partes con las que realiza cada tarea.
Pues nada… si se tiene que diseccionar, se disecciona. Mano de espátula... y a cortar! A ver si sacamos algún que otro recuerdo…

Lo primero fue quitar el cerebelo, ese bulto redondo que veis detrás de los dos hemisferios en la foto de arriba, y que aparece cortado en la de la izquierda.
Que no se enfaden los fisiólogos, por lo de “bulto”, ni por la salvaje simplificación que voy a hacer sobre las funciones de las diferentes estructuras del cerebro.
(lo que realmente me apetece es mostraros las fotos…)

La principal tarea del cerebelo es la coordinación de movimientos, mantenimiento del equilibrio, y aprendizaje de habilidades motoras.
Representa sólo el 10% en volumen del encéfalo (cerebro + cerebelo + tronco cerebral), sin embargo contiene el 50% de todas sus neuronas.
Cuando alguien sufre alguna lesión en el cerebelo es incapaz de moverse correctamente, calcular distancias, pierde masa muscular, se tambalea y cae con frecuencia.

En esta fotografía podéis ver varias estructuras redondas en la base del cerebro. Las cuatro pequeñas de abajo son los colliculus superiores e inferiores (estos últimos difíciles de apreciar). Están relacionados con la percepción de movimiento y el campo visual.
Las dos áreas ovaladas de arriba, más grandes, son el tálamo, la zona por la que pasa toda la información sensorial hacia el cortex, a excepción de la olfativa.
El pequeño apéndice que se distingue en el centro, por debajo del tálamo, y que se aprecia mucho más claramente en la foto siguiente es la glándula pineal.

Este diminuto cono que parece..., .... es donde se produce la melatonina, la hormona implicada en los ciclos circadianos y la regulación del sueño y la vigilia. Todavía hay discusión sobre la variedad de procesos que regula la glándula pineal a través de la melatonina. Está relacionada con el desarrollo sexual, la hibernación en animales, y el metabolismo. Su localización tan céntrica hizo que durante cierto tiempo se le asignara un rol central en la gobernación de todas nuestras actividades metabólicas.
La "cola" que veis es el tronco cerebral (brain stem). Comunica el cerebro con la médula espinal, y controla la respiración, el ritmo cardíaco y el dolor.

La fina capa que John Fahey sujetaba mientras yo tiraba la foto es el hipocampo, cuyo principal papel es la formación de la memoria.
Es conocido el caso HM, un joven al que se le extirpó el hipocampo y dejó de registrar recuerdos nuevos. Recordaba sucesos ocurridos antes de su operación, pero su memoria temporal sólo duraba unos minutos. Después, perdía la noción de donde estaba, a quien conocía, o que sucedía en su vida. El hipocampo forma parte del sistema límbico, el centro de nuestras emociones básicas y que nos da tantas satisfacciones.

Como habréis observado, no era mi objetivo hacer un resumen riguroso de la neuroanatomía del cerebro, sino simplemente transmitiros visualmente la experiencia de la disección, y algunos apuntes sobre lo que dio de si la exploración anatómica de las funciones del cerebro.

La neurociencia ha cambiado de forma abismal desde la frase inicial de Richard Gregory. En muchísimos aspectos (sólo hace falta recordar el artículo de Miquel ). Pero en lo que respecta a la localización de tareas en el cerebro, en los años 90 apareció una herramienta que está provocando una revolución: las Imágenes de Resonancia Magnética funcional (fMRI). El principio es muy simple: la actividad cerebral implica cambios en el flujo de sangre. Por tanto, si puedes observar que zonas tienen más riego sanguíneo cuando alguien realiza una determinada función, sabrás que esa es el área implicada en dicha tarea.

Uno de los aspectos por los que la neuroimagen es tan revolucionaria es porque permite estudiar los cerebros “normales”. Hasta ahora, lo habitual era identificar personas con lesiones cerebrales o embolias, ver qué funciones quedaban afectadas y correlacionarlas. Richard Restak en su muy recomendable libro “el cerebro desnudo” dice: “sabemos más de cómo funcionan los cerebros anormales que los normales”.
Ahora con la fMRI se amplia tremendamente el rango de comportamientos que se pueden analizar. Permite saber qué zona de mi cerebro se activa mientras escribo este texto, del vuestro mientras lo leéis, comprobar que cuando observáis las fotografías de arriba se encienden otras, que si os giráis para mirar la cara de un compañero se activará una completamente diferente (como nos explicó Nancy Kanwisher en uno de nuestros primeros seminarios), y saber si además, también se activa alguna área relacionada con las emociones.

Pero no sólo eso, esta tecnología permite observar el cerebro en interacción con su contexto social. Se está hablando del hiperscanning, que consiste en hacer fMRI de personas interactuando entre ellas.
Se están escaneando cerebros en todo tipo de acciones sociales, analizando si nuestros comportamientos son automáticos o controlados, o si tienen una carga más emocional o racional.
Ya ha nacido la neurociencia social, que recoge disciplinas emergentes como la neuroeconomía, que analiza nuestra toma de decisiones, el neuromárketing, que analiza el comportamiento del consumidor, la neurofilosofía que ya comentamos en un anterior post , o la neuroteología, que estudia las zonas implicadas en las experiencias místicas o religiosas.
Se pronostica una cierta invasión de nuestra propia personalidad mediante estas técnicas. Por eso también ha aparecido la neuroética (guardaros esta palabra), que vigila las futuras aplicaciones de esta información por parte de compañías, durante juicios, selección de personal, u otras situaciones, una vez la tecnología esté más desarrollada.

Las voces críticas aseguran que estamos llegando a una cierta neofrenología, cargada de exageraciones, conclusiones simplistas, y frases como “El amor es sólo un mecanismo biológico localizado en esta parte del cerebro”. Por suerte, la interpretación de los datos científicos no son propiedad exclusiva de sus autores.