Aprendizaje y memoria: mecanismos moleculares

Fichas de vocabulario sobre las bases moleculares y sinápticas del aprendizaje y la memoria, que abarcan la potenciación a largo plazo (PLP), la depresión a largo plazo (DLP) y sus mecanismos fisiológicos.

Aprendizaje

Proceso mediante el cual las experiencias modifican físicamente los circuitos nerviosos que participan en la percepción, el pensamiento, la planificación y la acción, cambiando como consecuencia la conducta.

Principio de Hebb

Postulado de Donald Hebb (1949) que afirma que cuando una sinapsis se activa de forma repetida y simultánea a la emisión de potenciales de acción por la neurona postsináptica, se producen cambios estructurales o neuroquímicos que refuerzan su fuerza sináptica.

Formación hipocampal

Estructura encefálica clave en el aprendizaje conformada por la corteza entorrinal, la vía perforante, la circunvolución dentada, las fibras musgosas, el campo CA3, los axones colaterales de Schaffer, el campo CA1, el complejo subicular y la fimbria.

Potenciación a largo plazo (PLP)

Aumento estable y duradero en la eficacia y magnitud de la respuesta sináptica generado tras aplicar una estimulación eléctrica de alta frecuencia (tren de pulsos superior a $50\,\text{Hz}$) en vías neuronales.

Población de PEPs

Registro electrofisiológico extracelular de los potenciales excitatorios postsinápticos de un grupo neuronal que evidencia un incremento prolongado en su amplitud tras la inducción de la PLP.

PLP asociativa

Fortalecimiento sináptico que ocurre cuando una sinapsis débil se estimula al mismo tiempo que una sinapsis fuerte sobre la misma neurona piramidal, coincidiendo la activación sináptica con la despolarización de la membrana postsináptica.

Receptor NMDA

Receptor ionotrópico de glutamato permeable a $Ca^{2+}$ controlado por ligando y voltaje; a potencial de reposo está bloqueado por un ion de magnesio ($Mg^{2+}$), el cual es expulsado únicamente cuando la membrana postsináptica se despolariza.

AP5 (2-amino-5-fosfonopentanoato)

Fármaco antagonista de los receptores NMDA que impide la inducción y establecimiento de la PLP, pero no altera la transmisión sináptica de una PLP previamente establecida.

Espiga dendrítica

Potencial de acción que se propaga retrógradamente por el soma hacia la dendrita apical en células piramidales (como las de CA1), despolarizando las espinas dendríticas y sensibilizando los receptores NMDA para la entrada de calcio.

Receptor AMPA

Receptor ionotrópico de glutamato acoplado a un canal de sodio ($Na^+$) cuya inserción adicional en la membrana de la densidad postsináptica incrementa la amplitud de los potenciales postsinápticos excitatorios.

CaM-KII (Calcio calmodulina cinasa tipo II)

Enzima activada por el influjo de $Ca^{2+}$ a través de los receptores NMDA que se desplaza hacia la densidad postsináptica y participa activamente en la inserción de nuevos receptores AMPA en la membrana plasmática.

Sinapsis perforada

Cambio morfológico posterior a la PLP en el que la zona activa y la densidad postsináptica se dividen en dos zonas de contacto funcional entre el botón terminal y la espina dendrítica.

Óxido nítrico (NO)

Mensajero retrógrado sintetizado a partir de arginina por la NO sintetasa en la espina dendrítica tras la entrada de $Ca^{2+}$, el cual viaja al botón terminal presináptico para potenciar la liberación de glutamato.

PLP inicial (PLP-I)

Fase temprana de la potenciación a largo plazo que dura unas pocas horas y depende de la despolarización, activación de NMDA, entrada de $Ca^{2+}$, activación de CaM-KII e inserción de receptores AMPA, sin requerir síntesis proteica.

PLP de larga duración (PLP-LD)

Fase consolidada de la PLP que dura más de unas pocas horas, caracterizada por modificaciones estructurales en la sinapsis, generación de nuevas espinas dendríticas y dependencia estricta de la síntesis de nuevas proteínas.

Anisomicina

Fármaco que inhibe la síntesis de proteínas; al administrarse antes o inmediatamente después del entrenamiento (dentro de una ventana de $1\,\text{hora}$) bloquea la PLP de larga duración sin afectar la PLP inicial.

PKM-zeta

Proteína cuya traducción a partir de ARNm dendrítico se activa tras suprimirse Pin1, interactuando con NSF para mantener fijados receptores AMPA adicionales en la espina y sostener la PLP de forma duradera; es bloqueada por ZIP.

PLP independiente de NMDA

Forma de potenciación a largo plazo que ocurre en el área CA3 por estimulación de alta frecuencia de las fibras musgosas; no se inhibe por AP5, decae tras unas horas y solo produce fortalecimiento funcional sin alteraciones estructurales.

Depresión a largo plazo (DLP)

Disminución prolongada en la eficacia de las conexiones sinápticas provocada por la estimulación continuada a baja frecuencia ($1\text{--}5\,\text{Hz}$) en las colaterales de Schaffer hacia neuronas piramidales de CA1.

DLP asociativa

Forma de depresión sináptica duradera producida cuando las aferencias presinápticas se activan mientras la membrana postsináptica está débilmente despolarizada o hiperpolarizada, conllevando la retirada de receptores AMPA.