Recientes investigaciones publicadas en Cell Reports con modelos animales —en concreto, ratones— revelaron un mecanismo neuronal fundamental que ayuda al cerebro a distinguir entre estímulos significativos y superficiales durante procesos de aprendizaje. Este hallazgo aporta una perspectiva renovadora sobre la manera en que el sistema nervioso central adapta su actividad para reforzar lo verdaderamente relevante y facilitar la formación de memoria a largo plazo.
Los científicos, bajo la dirección de Eunsol Park y Alison L. Barth en la Universidad Carnegie Mellon, centraron su atención en un tipo particular de interneuronas: las somatostatinérgicas (SST), localizadas en la corteza sensorial. Encontraron que estas células disminuyen su inhibición sobre las neuronas piramidales únicamente cuando un estímulo está vinculado a una recompensa anticipada, condición indispensable para que tal ajuste neuronal se produzca.
En su fase experimental, los ratones fueron entrenados para asimilar una asociación entre un estímulo táctil —un soplo de aire aplicado a sus bigotes— y la entrega de agua como incentivo. Con el tiempo, los roedores aprendieron a anticipar la recompensa, manifestando un incremento en la frecuencia de lamidos inmediatamente tras el estímulo. Este comportamiento permitió a los investigadores observar con precisión las variaciones en la actividad sináptica de las neuronas SST durante la fase inicial del aprendizaje asociativo.
De manera específica, fue posible constatar una reducción de cerca del 40 % en la amplitud de las corrientes inhibitorias sobre las neuronas piramidales superficiales después de solo un día de entrenamiento, en comparación con ratones no entrenados. El fenómeno resultó altamente localizado: no se manifestó en neuronas de capas más profundas ni en otros tipos de interneuronas, como las que expresan parvalbúmina.
Además, cuando la entrega de recompensa se presentó de forma imprevisible, esta importante reducción en la inhibición no ocurrió, lo que sugiere que el cerebro responde selectivamente ante estímulos de auténtica relevancia para el comportamiento aprendible.
Adicionalmente, los investigadores demostraron que bastaba con suprimir la actividad de las neuronas SST mediante técnicas quimiogenéticas en ratones modificados genéticamente para reproducir la reducción de la inhibición detectada en procesos de aprendizaje, incluso sin repetir el entrenamiento conductual. Esto indica que la desinhibición mediada por SST es un mecanismo autónomo dentro de la plasticidad cortical.
El análisis detallado de la actividad sináptica reveló una disminución tanto en la amplitud como en la frecuencia de los eventos cuánticos, así como una reducción en el tamaño de los botones axonales de las neuronas SST en capas superficiales. Cabe destacar que estos cambios fueron altamente específicos y no afectaron a otras capas ni a otros tipos de interneuronas.
No obstante, resulta relevante mencionar que esta desinhibición, aunque importante, no aceleró el aprendizaje conductual de forma directa: los ratones con supresión química de SST no aprendieron la asociación más rápido que los ratones de control. Esto sugiere que dicha reducción inhibidora es una etapa inicial necesaria, pero no suficiente para explicar por completo la reorganización cortical necesaria en el aprendizaje.
Finalmente, los autores del estudio subrayan que la plasticidad inhibitoria mediada por las interneuronas SST podría hacer posible que las neuronas piramidales respondan con mayor flexibilidad a estímulos realmente relevantes, contribuyendo a la formación de memoria adaptativa. Estas revelaciones no solo enriquecen el marco teórico sobre el aprendizaje y la memoria, sino que también podrían inspirar nuevas estrategias terapéuticas frente a trastornos neurológicos donde la plasticidad sináptica está alterada.
