Un mecanismo artificial para hibernar
El equipo de investigación, liderado por el neurocientífico Kazumasa Tanaka, utilizó una técnica desarrollada en 2020 por Takeshi Sakurai, de la Universidad de Tsukuba, que permite activar artificialmente el circuito de hibernación en ratones. Este método, denominado QIH (por sus siglas en inglés), activa las neuronas Q en el hipotálamo y reduce la temperatura corporal a unos 20 grados Celsius, además de disminuir la frecuencia cardíaca y respiratoria. Según explicó Tanaka, el estado inducido se sitúa en un punto intermedio entre la hibernación de los osos y la de algunas ardillas.
Durante las 48 horas que duró el experimento, los ratones permanecieron en ese estado hipometabólico. Al despertar, los investigadores observaron que la actividad neuronal en el hipocampo, una región clave para la memoria, había caído un 70 por ciento. Las imágenes de microscopía electrónica revelaron que la hibernación eliminó más de la mitad de las sinapsis, un resultado que, en teoría, debería haber borrado los recuerdos.
La memoria persiste a pesar de la pérdida
Antes de inducir la hibernación, los ratones fueron entrenados en dos tareas de memoria estándar: el condicionamiento de miedo contextual y un laberinto en forma de cruz. Ambas tareas dependen del hipocampo, como confirmaron los investigadores al provocar lesiones en esa región y ver que los recuerdos desaparecían. Sin embargo, los ratones que hibernaron y luego despertaron realizaron las tareas tan bien como los que no hibernaron, lo que sugiere que las memorias quedaron intactas.
Los registros de actividad cerebral también respaldaron este hallazgo: las células de lugar, que se activan cuando el animal ocupa un espacio determinado, volvieron a dispararse en las mismas ubicaciones después del despertar. Un decodificador que leía la actividad neuronal pudo reconstruir la posición del ratón con la misma precisión que antes. Tanaka afirmó que, en dos paradigmas conductuales diferentes, la memoria estuvo completamente intacta.
Las sinapsis regresan a su lugar
Al observar las mismas dendritas durante ocho días, el equipo descubrió que las sinapsis que desaparecieron durante la hibernación reaparecieron después del despertar, y el 82 por ciento de ellas volvieron al mismo lugar en la misma dendrita. Esto supera ampliamente lo que ocurriría por azar. Los investigadores también utilizaron una técnica llamada eGRASP, que hace brillar las conexiones entre neuronas etiquetadas durante el aprendizaje, para identificar las sinapsis de memoria o engramas.
Las sinapsis engrama que se encontraban aisladas en una dendrita fueron eliminadas por la hibernación, mientras que las que estaban en grupos compactos sobrevivieron. Tanaka señaló que aún no se comprende el mecanismo que protege los grupos, pero que es uno de los proyectos en curso de su laboratorio. Además, encontraron que un tercio de las sinapsis engrama supervivientes estaban asociadas a estructuras llamadas botones multisinápticos, donde un solo terminal presináptico establece conexiones con múltiples espinas postsinápticas, lo que podría explicar su resistencia.
