How your "working memory" makes sense of the world

Fearful memories haunt mouse descendants

Genetic imprint from traumatic experiences carries through at least two generations.

Certain fears can be inherited through the generations, a provocative study of mice reports1. The authors suggest that a similar phenomenon could influence anxiety and addiction in humans. But some researchers are sceptical of the findings because a biological mechanism that explains the phenomenon has not been identified.

According to convention, the genetic sequences contained in DNA are the only way to transmit biological information across generations. Random DNA mutations, when beneficial, enable organisms to adapt to changing conditions, but this process typically occurs slowly over many generations.

Yet some studies have hinted that environmental factors can influence biology more rapidly through 'epigenetic' modifications, which alter the expression of genes, but not their actual nucleotide sequence. For instance, children who were conceived during a harsh wartime famine in the Netherlands in the 1940s are at increased risk of diabetes, heart disease and other conditions — possibly because of epigenetic alterations to genes involved in these diseases2. Yet although epigenetic modifications are known to be important for processes such as development and the inactivation of one copy of the X-chromsome in females, their role in the inheritance of behaviour is still controversial.

Kerry Ressler, a neurobiologist and psychiatrist at Emory University in Atlanta, Georgia, and a co-author of the latest study, became interested in epigenetic inheritance after working with poor people living in inner cities, where cycles of drug addiction, neuropsychiatric illness and other problems often seem to recur in parents and their children. “There are a lot of anecdotes to suggest that there’s intergenerational transfer of risk, and that it’s hard to break that cycle,” he says.

Heritable traits

Studying the biological basis for those effects in humans would be difficult. So Ressler and his colleague Brian Dias opted to study epigenetic inheritance in laboratory mice trained to fear the smell of acetophenone, a chemical the scent of which has been compared to those of cherries and almonds. He and Dias wafted the scent around a small chamber, while giving small electric shocks to male mice. The animals eventually learned to associate the scent with pain, shuddering in the presence of acetophenone even without a shock.

This reaction was passed on to their pups, Dias and Ressler report today in Nature Neuroscience1. Despite never having encountered acetophenone in their lives, the offspring exhibited increased sensitivity when introduced to its smell, shuddering more markedly in its presence compared with the descendants of mice that had been conditioned to be startled by a different smell or that had gone through no such conditioning. A third generation of mice — the 'grandchildren' — also inherited this reaction, as did mice conceived through in vitro fertilization with sperm from males sensitized to acetophenone. Similar experiments showed that the response can also be transmitted down from the mother.

These responses were paired with changes to the brain structures that process odours. The mice sensitized to acetophenone, as well as their descendants, had more neurons that produce a receptor protein known to detect the odour compared with control mice and their progeny. Structures that receive signals from the acetophenone-detecting neurons and send smell signals to other parts of the brain (such as those involved in processing fear) were also bigger.

The researchers propose that DNA methylation — a reversible chemical modification to DNA that typically blocks transcription of a gene without altering its sequence — explains the inherited effect. In the fearful mice, the acetophenone-sensing gene of sperm cells had fewer methylation marks, which could have led to greater expression of the odorant-receptor gene during development.

But how the association of smell with pain influences sperm remains a mystery. Ressler notes that sperm cells themselves express odorant receptor proteins, and that some odorants find their way into the bloodstream, offering a potential mechanism, as do small, blood-borne fragments of RNA known as microRNAs, that control gene expression.

Contentious findings

Predictably, the study has divided researchers. “The overwhelming response has been 'Wow! But how the hell is it happening?'" says Dias. David Sweatt, a neurobiologist at the University of Alabama at Birmingham who was not involved in the work, calls it “the most rigorous and convincing set of studies published to date demonstrating acquired transgenerational epigenetic effects in a laboratory model".

However, Timothy Bestor, a molecular biologist at Columbia University in New York who studies epigenetic modifications, is incredulous. DNA methylation is unlikely to influence the production of the protein that detects acetophenone, he says. Most genes known to be controlled by methylation have these modifications in a region called the promoter, which precedes the gene in the DNA sequence. But the acetophenone-detecting gene does not contain nucleotides in this region that can be methylated, Bestor says. "The claims they make are so extreme they kind of violate the principle that extraordinary claims require extraordinary proof,” he adds.

Tracy Bale, a neuroscientist at the University of Pennsylvania in Philadelphia, says that researchers need to “determine the piece that links Dad's experience with specific signals capable of producing changes in epigenetic marks in the germ cell, and how these are maintained”.

“It's pretty unnerving to think that our germ cells could be so plastic and dynamic in response to changes in the environment,” she says.

Humans inherit epigenetic alterations that influence behaviour, too, Ressler suspects. A parent’s anxiety, he speculates, could influence later generations through epigenetic modifications to receptors for stress hormones. But Ressler and Dias are not sure how to prove the case, and they plan to focus on lab animals for the time being.

The researchers now want to determine for how many generations the sensitivity to acetophenone lasts, and whether that response can be eliminated. Scepticism that the inheritance mechanism is real will likely persist, Ressler says, “until someone can really explain it in a molecular way”, says Ressler. “Unfortunately, it’s probably going to be complicated and it’s probably going to take a while.”

Tomado de: http://www.nature.com/news/fearful-memories-haunt-mouse-descendants-1.14272?WT.ec_id=NEWS-20131203
Nature doi:10.1038/nature.2013.14272

¿Qué tan falsas son tus memorias?

LOS RESULTADOS DE ESTE EXPERIMENTO NOS HACEN DUDAR INCLUSO DEL FAMOSO PERSONAJE DE BORGES, IRENEO FUNES, EL MEMORIOSO.

Aunque no es algo nuevo decir que la memoria humana constantemente se equivoca, sí lo es demostrarlo científicamente. En efecto, sólo basta platicar con dos personas distintas que fueron al mismo evento para comprobar, entre otras cosas, que la memoria humana no sólo es selectiva, sino que incluso puede albergar recuerdos falsos. Éste es un hecho tan conocido que los psicólogos ya no ven como un simple error un recuerdo distorsionado dentro de la narración de una persona, sino que han incluido el análisis de esos “errores” como una herramienta muy útil para elaborar el psicodiagnóstico del paciente: ¿por qué recuerda las cosas precisamente así? ¿cuáles son las causas que lo llevan a equivocar esto y no aquéllo? ¿por qué no mencionó algo tan relevante como esto? Sabemos que la memoria nos engaña cuando, por ejemplo, nos encontramos en una reunión familiar y nuestra hermana jura y perjura que alguno de nosotros, vegetariano, ama el pavo de navidad porque ella dice recordar cómo la delectación con que lo engullía el entonces joven pariente, a quien, si le preguntan, dirá que tal cosa no pudo haber sido nunca verdad.

En resumidas cuentas, la falibiliad de la memoria humana se materializa a cada momento. No obstante, en el sistema de justicia actual se le otorga un gran peso a los testimonios de testigos y en la vida cotidiana se libran verdaderas batallas conceptuales cuyos argumentos se basan en la “certeza” que tienen los que discuten acerca de sus recuerdos y experiencias.

Entonces, lo que hicieron siete investigadores de la Universidad de California en Irvine fue poner a prueba a un grupo de personas con una memoria autobiográfica altamente superior (HSAM, por sus siglas en inglés), en un estudio publicado en Proceedings of the National Academy of Sciences de Estados Unidos. Sí, existen (pocas) personas que tienen una capacidad impresionante para recordar eventos de su vida, incluso eventos muy lejanos. Tomemos como ejemplo a Frank Healy, una de las cincuenta personas confirmadas con HSAM en E.U., que, al preguntarle una fecha al azar, digamos 25 de marzo de 1996, puede reconstruir sus acciones de aquel día, incluyendo las más insignificantes: qué desayunó, qué canción sonaba en la radio mientras se dirigía a su trabajo, etc. Bueno, pues incluso entre este grupo de personas con memoria autobiográfica excepcional se encontró que su cerebro reconstruye recuerdos incorporando eventos posteriores a éstos (es decir, “contaminando” el recuerdo inicial), y que también usan asociaciones para recordar, lo que necesariamente introduce desinformación o variantes en lo que “verdaderamente” haya sucedido.

El resultado del experimento se reduce a una frase: nadie es inmune a tener falsos recuerdos. Lo que ya sabíamos ahora es comprobado científicamente, evento que puede significar una amenaza para todas la actividades que se basan en la memoria de sucesos pasados como herramienta principal.

Al final, lo que se destaca una vez más es que la identidad del ser humano, íntimamente ligada a la memoria, es una actividad narrativa, y como tal, cambiante, según las perspectivas desde que se la aborde (situaciones emocionales, distancia temporal, deseos y expectativas que se tienen sobre uno mismo, etc.

Tomado de: http://pijamasurf.com/2013/11/nuevo-experimento-demuestra-la-falibilidad-de-la-memoria-humana/

Aprender bajo estrés

Las situaciones estresantes dificultan el aprendizaje a los varones; en cambio, algunas mujeres memorizan mejor bajo presión.

El estrés puede facilitar o mermar el aprendizaje, todo depende del momento: la exposición a un breve estímulo estresante justo antes de un suceso puede reforzar la memoria a largo plazo de tal acontecimiento. En cambio, de ocurrir la experiencia de estrés treinta minutos antes, el aprendizaje se ve perjudicado. Un estudio publicado en Neurobiology of Learning and Memory el pasado mes de febrero señala que el efecto depende también del sexo de la persona.

Para la investigación se dividió de manera aleatoria a hombres y mujeres en dos grupos. En uno, los probandos debían sumergir una mano en agua helada; en el otro, la metieron en agua tibia. Treinta minutos después, debían memorizar una lista de palabras, cuya recordación se comprobó pasadas 24 horas.

Los varones que exhibieron una robusta respuesta fisiológica al estrés producido por la inmersión en frío, según indicaron los niveles de concentración de la hormona cortisol en sangre, no lograron recordar tantas palabras como los menos afectados por la sensación de frío ni como los hombres del grupo de control o las mujeres de ambos grupos. Por su parte, las mujeres con mínima respuesta de cortisol al agua helada rindieron mejor que los grupos de control, aunque la diferencia fue escasa. «Los hombres muestran mayor sensibilidad al menoscabo de aprendizaje y memorización, en relación con el estrés y el cortisol», explica Phillip R. Zoladz, coautor del estudio y profesor de psicología en la Universidad Ohio del Norte. Ciertas investigaciones sugieren que, en la mujer, los efectos del estrés pueden estar mediados por el estadio del ciclo menstrual, lo cual puede alterar la sensibilidad a las hormonas de estrés. El estudio no analizó dicha variable.

Solo un test fisiológico puede determinar si la memoria es vulnerable al estrés preaprendizaje, aunque ciertas señales (la aceleración cardíaca y el sudor de las palmas de las manos) pueden indicar la propensión a dicho efecto. De ser así, tal vez ayuden ciertas técnicas de refuerzo mnemotécnico. «Si el estrés le hace olvidadizo, pueden serle útiles los recordatorios que despierten un recuerdo, por ejemplo, los pósit o el clásico lacito en el dedo», aconseja Zoladz.

Tomado de: Investigación y Ciencia.

Las proteínas de la buena memoria

Diálogos con Ramiro Freudenthal, doctor en Biología e investigador  del Conicet (Argentina).

Los caminos de la memoria permanecen como un territorio misterioso. Se sabe que se recuerda mejor todo aquello que tiene un componente emocional. Pero la formación de la memoria de largo término sigue siendo un complejo e intrincado mecanismo químico.

Por Leonardo Moledo

–Cuénteme a qué se dedica.

–Mi tema de investigación es la consolidación de la memoria de largo término, tratando de dilucidar cómo suceden algunos cambios en el sustrato nervioso que permiten que uno pueda almacenar memoria.

–El problema de la memoria es uno de los centrales de la neurología, porque tiene que ver con la existencia misma del sujeto como sujeto. Si no hubiera memoria reciente, no habría sujeto. ¿Cómo es el tema de la memoria? ¿Qué se almacena y qué no se almacena?

–Eso es muy interesante. No es exactamente el objeto de mi estudio, pero le puedo contar algo. Uno filtra todos los inputs sensoriales según algún tipo de filtro que impone el sistema nervioso.

–¿Se sabe algo de eso?

–Sí, se saben las cosas más clásicas. Por ejemplo, todas las cosas que tienen un componente emocional se recuerdan muchísimo más. Es un marcador de importancia almacenada. Eso es de lo que más se conoce. Hay varios centros en el cerebro, algunos más ocupados de procesar la parte sensorial y otros de darle al hecho la importancia que le corresponde. Por ejemplo, la amígdala regula el almacenamiento de la memoria emocional, hay otra entrada que es regulada por el hipocampo y que tiene que ver más con información espacial, de lugares, cuestiones geográficas. Esas cosas, por ejemplo, se graban más si la amígdala se está activando al mismo tiempo. Ese es un ejemplo.

–Y usted, particularmente, ¿qué hace?

–En el laboratorio trabajamos hace un tiempo sobre ciertos descubrimientos. Actualmente, yo trabajo en ratón, pero inicialmente estudiaba al cangrejo. Lo que estudiábamos era cómo era necesaria la producción de cierta cantidad de proteínas nuevas para el almacenamiento de memoria de largo término. Y esencialmente no estudiábamos las proteínas nuevas, sino cómo se regulaba la expresión a través de factores de transmisión, las llaves que regulaban la expresión de proteínas después de un aprendizaje y durante el tiempo de consolidación de una memoria de largo término.

–¿Cómo es ese proceso?

–Hay un evento de aprendizaje. Por ejemplo, algo biográfico. Entonces lo que vayamos a almacenar por largo término, aquello a lo que le demos importancia...

–Eso se almacena en algún lugar.

–Sí. Lo de más corto término no sé decirle dónde se almacena. Un corto término intermedio se almacena en el hipocampo. Ese es nuestro objeto de investigación.

–¿Por qué habla de corto término intermedio?

–Porque hay procesos de más corto término que no sabemos bien cómo operan. Por ejemplo, que estemos procesando palabras pero no podamos recordar la secuencia. Esa es la famosa memoria de trabajo. Pero sí sabemos que cuando van a ser de más largo plazo de almacenamiento, las procesa el hipocampo y luego pasan a corteza. Nosotros llamamos “memoria de largo término” cuando dura (por ejemplo, en un ratón, que tiene una vida relativamente corta) varios días. Y ese tipo de memoria requiere de síntesis proteica.

–O sea, requiere que el cerebro sintetice proteínas nuevas.

–Así es. Y en ciertos lugares específicos. Nuestro trabajo inicial fue ver qué proteínas específicas, reguladas por los factores de transcripción, era necesario que se expresaran y probar que eran efectivamente necesarias para la memoria de largo término, con el típico experimento de inhibirlos y ver que el animal que rendía correctamente era el que no las tenía inhibidas.

–Un aprendizaje, para que se almacene, tiene que transformarse en algo químico o eléctrico.

–Sí.

–¿Y en qué se transforma?

–En algún momento, en mecanismos posiblemente reverberantes o modificaciones rápidas, como fosforilaciones de algún sustrato. Y en tiempos más largos se transforma en nuevas conexiones, conexiones sinápticas más grandes, o directamente estructuras nuevas, sinapsis nuevas, proteínas nuevas, que lo que permiten es fortalecer la sinapsis entre neuronas. Muchas de las cosas que se expresan o aparecen más son, por ejemplo, receptores en algunas neuronas. Más receptores hacen que la comunicación sea más efectiva y la sinapsis funcione mejor. En definitiva, lo que uno hace es mucho más complejo. En el modelado, lo que uno hace es expresar proteínas y “podar” otras, remodelando el circuito que uno tenía, potenciando ciertas partes y disminuyendo otras. La idea, como yo me la imagino, es fortalecer una vía respecto de otras.

–¿Cuál es la unidad de memoria?

–En una computadora, el bit, pero en la memoria nuestra no sabría decirle.

–Pero la de un ratón que aprende dónde está la comida...

–En realidad, no es eso lo que aprende. Nosotros ponemos al ratón en una pequeña plataforma y lo que hace es ingresar a un cuartito oscuro que está después de la plataforma. Entra porque se siente más seguro y hay menos luz adentro. Una vez que entra a este lugar, recibe un pequeño shock eléctrico. Uno puede medir el tiempo que tarda en entrar a la “casa” la primera vez y, luego del primer shock, volver a medirlo. El tiempo, la segunda vez, es muchísimo más largo. Esto hay que hacerlo con dos grupos: un grupo control, que entra y no recibe nada, y un grupo que sí recibe el shock. El que no recibe nada sigue entrando con la misma velocidad y fuerza, mientras que el otro aprende que no le conviene entrar.

–¿Y ese comportamiento se puede descomponer en unidades?

–Se puede descomponer, pero no sé si son unidades. Hay ciertas características de la memoria... Por ejemplo, éste es un entrenamiento que tiene que ver con el miedo. El animal, al recibir el shock, siente miedo, que refuerza el aprendizaje de que no debe entrar a la caja.

–“No debo volver a entrar a la caja.”

–Exacto, ése fue el aprendizaje. Y está compuesto de un porqué (porque es dañino) y de la caja propiamente dicha.

–Más una sintaxis.

–Claro. Por ejemplo, agreguemos un componente más para lograr que la memoria se convierta en memoria de largo término: la repetición. Ya no sólo la parte emocional, sino la repetición. Si yo lo repito varias veces, la memoria, normalmente, se va a expresar mucho más.

–¿Y cómo es la sintaxis? ¿Cómo se construye el razonamiento “porque entré en la caja, recibí el shock; ergo, no debo volver a entrar”?

–Es demasiado complicado de contestar. Es un fenómeno demasiado complejo y se ponen en juego muchas unidades. Sólo en algunos sistemas más simples se ha logrado ver algo de sinapsis, pero ése no es mi trabajo.

–¿Pero se puede, afectando una sinapsis, hacer que el animal vuelva a entrar a la caja?

–Sí. Hay trabajos que muestran que uno puede marcar ciertas neuronas que se activaron durante el entrenamiento, luego eliminarlas, y se ve que el animal vuelve a entrar, como si nunca hubiese aprendido nada.

Tomado de : © 2000-2013 www.pagina12.com.ar  |  República Argentina  |  Todos los Derechos Reservados