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La potenciación a largo plazo (long term potentiation o LTP) se mantiene como la teoría más fuerte en el intento de explicar la plasticidad sináptica y el aprendizaje. Sin embargo, y a pesar de que han transcurrido más de tres décadas de su descubrimiento, aún estamos muy lejos de poder siquiera bosquejar una imagen que vincule los cambios moleculares y estructurales de las neuronas con el aprendizaje del habla por parte de un niño.

Aprendizaje

Algunas veces nos basta escuchar una única frases para modificar totalmente nuestra opinión sobre un aspecto central de nuestra vida. Carece de sentido suponer que tales efectos se producen por las características físicas del sonido que conforman las palabras o por el significado literal de estas. La propia idiosincrasia de las personas, sus opiniones y creencias, cambian. La experiencia nos transforma pues integramos nueva información de nuestras vivencias físicas y mentales cotidianas. Aprendizaje, es el término psicológico para la modificación de la actividad por causa de la experiencia. Sin embargo no todo lo que hacemos se deriva de un proceso de adquisición; existen muchas actividades mentales en las cuales el aprendizaje no está involucrado, este es el caso, verbigracia, del parpadeo o el ritmo cardíaco. A principios del siglo pasado, el psiquiatra suizo Carl Jung dio el nombre de funciones psicóideas a estas funciones mentales que no requieren aprendizaje y cuya característica distintiva es mantener el organismo con vida. En este texto no nos interesan este tipo de funciones, las he mencionado sólo para dejarlas de lado de manera explícita.

Tradicionalmente, y desde el punto de vista del contenido, los diferentes tipos de aprendizajes han sido agrupados en cuatro categorías: perceptual, estimular, motor y relacional. Esta categorías se han establecido de manera artificial para deslindar campos específicos de investigación psicofisiológicos, pues en la práctica —y desde el punto de vista funcional y psicológico— ha resultado demasiado complicado presentar una imagen del aprendizaje que integre en un cuadro ordenado y completo las características físicas, sociales y lingüísticas de una experiencia definida. Momento a momento todas las funciones psicológicas —y por consiguiente, todos los tipos de aprendizaje— se entrelazan íntimamente. Para usar la expresión de Luria, “cada objeto que penetra en nuestra consciencia posee una valencia de asociación y una posición jerárquica que sólo puede considerarse valiosa si se le observa in vivo e in situ, esto es, durante el flujo concreto de su uso”. Además de dividirlo en categorías, el aprendizaje ha sido divido en asociativo y no-asociativo. El aprendizaje asociativo es aquel en el cual dos o más objetos se vinculan, como cuando aprendemos que el 15 de septiembre se come pozole o que los colores de la universidad son el azul y oro. El aprendizaje no-asociativo es también llamado, aprendizaje de grado, pues este tipo de aprendizaje se obtiene de la comparación de una situación consigo misma. Piense en un curso para aprender a catar vinos, el primer día todos los vinos probablemente le sepan más o menos igual pero al paso del tiempo (si usted se convierte en catador experto) podrá decir si la muestra fue obtenida del fondo o de la superficie de un mismo tonel. El concepto de aprendizaje no-asociativo es algo engañoso, pues en realidad, luego de muchas ensayos, las experiencias se comparan y relacionan unas con otras. Es imposible obtener aprendizaje de algo sin generalizarlo, evaluarlo y categorizarlo en nuestra mente. Claramente se ve que esta visión del aprendizaje rechaza la idea de “estímulos” y de “respuestas”; el perro de Pavlov no salivaba porque oyera una campana, sino que construía “y lanzaba al mundo”, como diría Popper, una compleja y activa hipótesis sobre su situación a partir de las experiencias pasadas.

¿Qué puede decirnos la psicología sobre el aprendizaje?, en principio, algo sumamente optimista y estimulante, y es que el aprendizaje del niño se desencadena, desde el punto de vista de las necesidades inmediatas, sin un porqué definido. Es decir, el niño pequeño hace un esfuerzo arduo y sostenido por aprender, aún cuando sus necesidades fisiológicas de alimento y cobijo estén satisfechas. En el origen todo esquema circular piagetiano se encuentra las necesidades cognitivas del niño pequeño, incluso del neonato. Además, la psicología contemporánea pondera el caracter activo del aprendizaje, sólo aprendemos cuando hacemos algo, pero al mismo tiempo ese algo nos hace a nosotros, o para decirlo en palabras de Boshovich:

...somos lo que hacemos, no por la exposición y asociación a supuestos “estímulos”, sino porque las actividades y operaciones concretas poseen su propio repertorio de propiedades objetivas que afectan nuestro aprendizaje y nuestra personalidad. Si un hombre decidiera ser escritor no podría hacerlo simplemente pensando “literariamente”, pues nadie puede generar este tipo de ideas sólo con desearlo. En lugar de ello, tendría que llevar la rutina de escritor, hacer las cosas que corresponden a esa labor: leer, escribir, discutir con otros escritores, corregir, publicar, etcétera. De este modo tarde o temprano, —y quizás aún contra su voluntad—, su personalidad y su imaginación comenzaría a mostrar elementos comunes a la vida literaria. Kipling nos ha dado un bello ejemplo de como un cambio brusco en la rutina puede modificar totalmente a un hombre en su novela “Brave capitans”

En primera instancia, la afirmación de Boshovich con respecto a que nuestra actividad modifica nuestra concepción de las cosas puede ser vista como un lugar común, no solo de la psicología, sino de la manera de pensar cotidiana. Las frases “hijo de su siglo” y “un hombre es él, más sus circunstancias” son citadas con frecuencia en muchos lugares, pero !cuán poco las aplicamos a los demás y a nosotros mismos¡ Parte substancial del problema se debe al resurgimiento que observamos de las ideas de Locke en las publicaciones psicológicas del día de hoy. Estas ideas arriban ya no de la mano de la una filosofía o teoría del conocimiento sino de la biología genética. En efecto, lo que no pudieron hacer las tesis de Hume y el análisis experimental de la conducta —misteriosamente llamadas ciencias del comportamiento— lo esta haciendo el estudio del ADN. Si Galileo expulsó al hombre de su antropocéntrico trono, Watson y Crick, con su descubrimiento de la doble hélice, nos colocaron en el mismo plano explicativo que el chimpancé o la Aplysia. El estudio del genóma puso de nuevo los reflectores sobre un viejo e irresuelto problema de la psicología de inicios del siglo XX, a saber, ¿cuales son las relaciones entre el aprendizaje y el desarrollo?, Leontiev llamó a esta cuestión el problema de la demarcación en psicología y con seguridad será uno los problemas fundamentales de la psicología del sigo XXI. La respuesta que muchos psicólogos evolutivos dan a esta pregunta es que la cuestión, desde el principio, carece de sentido, pues no puede existir una relación entre una cosa consigo misma, esto es, el desarrollo es aprendizaje. La constante intromisión de las terminología genética dentro de la psicología ha conducido, de manera previsible por lo demás, al abuso flagrante y desaseado de los términos biológicos en esferas que en lo absoluto les corresponden, aunque ciertamente es necesario aclarar que son los psicólogos y nos los biólogos los que han hecho este transplante inadecuado de ideas de una disciplina a la otra. Observamos con asombro el vigoroso renacimiento de la psicología evolucionista, con todo su olor a naftalina y a siglo XIX, !es como ver a la reina Victoria levantarse de su tumba y verla cruzar Trafalgar Square en minifalda!

Plasticidad

Cada neurona posee la capacidad de modificar sus propiedades así como los patrones de la conexiones que existen entre ella y otras neuronas, el resultado de estos cambios es una adaptación del organismo al medio. A esta capacidad se le conoce como plasticidad. Desde el punto de vista de su génesis existen dos tipos de plasticidad sináptica, la genética y la ambiental. La plasticidad genética es aquella que se lleva a cabo como resultado de la expresión de un gen, mientras que la ambiental es derivada de la repetición de una conducta significativa. Es bien sabido que los bebés humanos desarrollan conexiones neuronales que están definidas por la información genética de la especie. Por ejemplo la secreción de hormonas al inicio de la pubertad es producto en una modificación en las neuronas que conectan a la glándula neurohipófisiaria. La modificación de estas neuronas es independiente de la zona del planeta donde la persona viva, así como de la cultura a la que pertenezca, no importa si se trata de un adolescente japonés o maya, la neurohipófisis comenzará a producir nuevas hormonas alrededor de los doce años.

Por otro lado la plasticidad ambiental es aquella que se produce con el fin de lograr la adaptación a un medio específico. Los esquimales pueden discriminar más de quince tonos de blanco y un experto cafetalero puede determinar de qué país es el café que está tomando. En la obra de Bernard Shaw “My Fair Lady” un lingüista puede reconocer en cual zona de Inglaterra ha crecido una persona tan sólo por su acento.Sin embargo, muchas veces no es tan sencillo diferenciar si la plasticidad posee un origen genético o ambiental. Este es el notable caso del lenguaje. Los estudios han demostrado que entre los 12 y los 36 meses de edad, los niños humanos están determinados genéticamente para adquirir el lenguaje. La tomografías obtenidas a partir de la emisión de positrones (TEP) en niños de esa edad muestran una gran actividad en el hemisferio izquierdo del cerebro, específicamente en las zonas de Wernicke y de Broca. No obstante, sin la interacción del niño con personas que posean un lenguaje su cerebro nunca adquirirá la capacidad de comunicarse por medios simbólicos.

El lenguaje muestra que existe un tipo de plasticidad cuya posibilidad es motivada por factores endógenos, pero cuya concreción es ambiental. Es como si la naturaleza proveiera los materiales, pero fuera el medio —sobre todo el social— el que diera la forma final a la obra. Quizás nuestras categorías de plasticidad (genética vs ambiental ) son demasiado rígidas. Propongo el término de plasticidad combinada para este tipo de modificaciones neuronales donde la sabiduría filogenética y un medio ambiente concreto trabajan en conjunto para crear una estructura que controle eficientemente la actividad del organismo. No quiero decir, que la plasticidad combinada resuelva o niegue el problema de la demarcación planteado por Leontiev, sólo es un término técnico que introduzco para referirme a un desarrollo neuronal que se desenvuelve dentro de márgenes establecidos por la especie. Probablemente podremos atacar el problema de Leontiev en cuanto desarrollemos las metodologías necesarias para definir con suficiente precisión que tanto se salen los desarrollos y sus funciones de los márgenes y que tanto se desarrollan aún cuando los márgenes simplemente no estén allí (Funcioness tipos cuatro).

Existen ciertos tipos de plasticidad en las cuales los genes no están involucrados en lo absoluto, estoy pensando, por supuesto, en la lectura y escritura. La naturaleza tenía contemplado que habláramos, pero no que leyéramos y mucho menos que aprendiésemos álgebra o un lenguaje de programación. Me he extendido sobre este punto porque los orígenes de cada plasticidad condiciona enormemente la expresión concreta de cada función psicológica. Pero antes de abordar este punto debemos preguntarnos ¿cuál es la función de la plasticidad neuronal?. La plasticidad sináptica puede (y debe) estudiarse desde dos posiciones. Desde arriba, es decir desde el registro de actividades y experiencias de un organismo actuando en un medio ambiente particular. Y desde abajo, o sea, desde las modificaciones químicas que sufre cada neurona individual. Entre estos puntos existen una serie de eslabones intermedios que conectan ambos extremos de la serie. En este sentido podemos responder a la pregunta que hicimos arriba diciendo que las modificaciones neuronales tiene por objeto crear redes o módulos neuronales. A esto se le conoce como teoría modulatoria del cerebro o teoría de fodor. La teoría modulatoria propone que la función del cerebro es controlar la actividad del organismo construyendo espacios psicológicos que ayuden a orientar la forma en que dicho organismo actúa, la forma más eficiente de hacer esto es a través de módulos. Tal como se encuentra en este momento, es difícil que la teoría modulatoria resulte exitosa, sin embargo, se ha arraigado con fuerza en la psicología moderna, sobre todo entre los psicólogos constructivista, permitiendo ver viejos datos y registros a través de una nueva luz. Podríamos esquematizar los eslabones entre la neurona y la actividad así:

Neurona-> RedNeuronal-> Módulo ->Función->Actividad

Pero ¿qué pasa con la información que no está modularizada?, la respuesta es simple; se usa y se pierde. En efecto, la información que no es procesada dentro de un módulo es inestable, ineficiente y volátil. En alguna ocasión un amigo me explico el principio químico de la apoptosis en el núcleo celular, durante unos treinta gloriosos minutos pude comprender con claridad cómo es que una célula determina qué es tiempo de morir, en la noche de ese mismo día lo olvidé. No es que yo fuese particularmente tonto, en general este tipo de explicaciones que involucran fórmulas tienden a no “fijarse” en la memoria, a menos que las practiquemos cierto tiempo. La clave aquí es la palabra “repetición”, es decir, lo que permite a un módulo crearse es el hecho de que repetimos su contenido muchas veces, “la práctica hace al maestro” es un dicho con una sólida base neuropsicológica.

Las modificaciones sinápticas pueden durar un tiempo muy corto o, en cambio, ser definitivas. Ciertas patologías, como el alzheimer, y otros tipos de daños cerebrales muestran que bajo ciertas condiciones, las modificaciones a corto plazo pueden mantener mientras las permanentes no se presentan, análogamente, en algunos casos el paciente posee la capacidad de evocar recuerdos de muchos años atrás, mientras que es incapaz de recordar con qué desayuno en la mañana. Esto sugiere que las modificaciones de corto plazo poseen un mecanismo diferente a las modificaciones de largo plazo. Desde hace tiempo se posee evidencia que los mecanismos que subyacen a las modificaciones de corto plazo son moleculares. Sobre todo, se ha encontrado que muchos cambios se deben a la modificación de las dendritas post-sinápticas dependientes del glutamato. No obstante, la elevación del calcio intracelular en el botón terminal, parece ser el primer paso hacia la construcción de una nueva plasticidad neuronal. De manera tentativa y esquemática, podemos resumir la secuencia de pasos necesarios para que se produzca una modificación de largo plazo de esta manera:

1. Estimulación tetánica
2. Exocitosis VND
3. Elevación de calcio intracelular
4. Fosforilación de proteínas
5. Codificación enzimática
6. Aumento en el número de receptores
7. Cambios estructurales permanentes en la dendrita

A continuación veremos en detalle a los elementos participantes de este proceso.

Potenciación a largo plazo y depresión a largo plazo

Potenciación a largo plazo

La comunicación neuronal y su modulación no sólo afecta las funciones fisiológicas básicas como son los sistemas vegetativos, sino también funciones psicológicas superiores como el aprendizaje y la memoria. Esto es debido a que el sistema nervioso puede modificar continuamente su estructura y su dinámica para adaptarse a las necesidades del medio ambiente. La sinapsis no es un proceso rígido sino que pueden variar a causa de los patrones de actividad del organismo. En muchas sinapsis una actividad repetitiva puede conducir no sólo a una alteración de corto plazo, sino a modificaciones que pueden durar horas, días, e incluso volverse permanente. Los dos fenómenos asociados a estos cambios son conocidos como potenciación a largo plazo (PLP) y depreciación a largo plazo (DLP). Al parecer la PLP es debido a un incremento en la concentración de calcio tanto en la célula postsináptica como en le postsináptica, en esta última el incremento en la concentración de Ca²⁺ conlleva una modificación en el sistema de segundos mensajeros lo cual genera receptores adicionales en la membrana dendrítica con el consecuente incremento de sensibilidad al neurotransmisor que cruza la hendidura sináptica.

La DLP, por otra parte, parece presentarse en respuesta a un incremento más pequeño de calcio en la célula postsináptica lo cual es acompañado por un sensibilidad menor en los receptores de la membrana. Ciertas formas de PLP y DLP involucran a los mecanismo presinápticos. Estas modificaciones en los esquemas de señalización química de las células nerviosas son lo que se denomina plasticidad sináptica u ha sido objeto del interés de gran número de investigaciones.

Tanto la PLP como la DLP han sido postulados como los substratos del aprendizaje y la memoria. Ciertamente la actividad repetitiva en el SNC puede producir cambios en la eficacia sináptica mucho más prolongados que aquellos que se ven en el sistema periférico. Tales cambios se presentan en un gran número de zonas del cerebro. La PLP fue descrito por primera vez al inicio de la década de los 70's cuando los investigadores Bliss y Lomo la observaron en las sinapsis glutamaérgicas dentro de la formación del hipocampo (Bliss y Lomo, 1973). Esta estructura localizada en el lóbulo temporal consiste en dos secciones conocidas como hipocampo y giro dentado. Bliss y Lomo demostraron que la estimulación de alta frecuencia en células del giro dentado produce un subsecuente incremento en la amplitud de sus potenciales de acción excitatorios que se prolongaba incluso por días. A este fenómeno se le conoce como PLP homosináptico pues corresponde a las mismas células estimuladas.

Aunque la PLP ha sido registrado en otras regiones, incluyendo zonas neocorticales, este proceso ha sido estudiado más extensamente en tejidos del hipocampo con técnicas in vitro. En 1983, Barrionuevo y Brown revelaron que la actividad repetitiva en una terminal dendrítica de una neurona podría afectar la sensibilidad receptora de otra terminal de la misma neurona que no ha sido activada, a esto se le conoce como PLP asociativo y sugiere que los mecanismos metabólicos involucrados la PLP son realizados —por lo menos parcialmente—, en el soma neuronal. Actualmente no poseemos los datos necesarios que nos permitan perfilar una imagen clara del proceso que subyace al fenómeno de la PLP, los neurobiólogos aún colocan las piezas de un rompecabezas entre cuyos componentes se encuentran los factores de crecimiento, la co-transmisión sináptica, los receptores de tirosina, mecanismos de recaptura, cambios enzimáticos y la estimulación eléctrica. No obstante, existe un consenso general de que un factor central es la activación de transcriptores cuya acción resultante es el incremento en la concentración de Ca²⁺ al interior de la célula postsináptica. En las células piramidales del hipocampo se registró una entrada de calcio a través de los receptores tipo NMDA (N-metil-D-aspartato) que posee como ligando natural al neurotransmisor glutamato. El NMDA es una proteína transmembranal con propiedades particulares, que le permiten intervenir activamente en la modificación sináptica. El receptor tipo NMDA posee la inusual característica de permanecer bloqueado cuando la membrana se encuentra bajo el potencial de reposo. El bloqueo es debido a la ocupación de los canales por parte de iones de magnesio provenientes del medio extracelular, dichos iones son removidos de los canales al presentarse una despolarización de la membrana provocando que los canales "tomen" el glutamato proveniente del botón axónico de la neurona presináptica.

Los receptores de este tipo poseen una alta conductividad de calcio pero el acceso de Ca²⁺ es dependiente de la despolarización de la membrana, la estimulación debe ser los suficientemente fuerte y sostenida como para remover a los iones de magnesio. Así, en algunos experimentos no se logra la presencia de la PLP aún cuando se presente una estimulación repetitiva debido a que la estimulación no fue lo suficientemente larga, por lo cual no se logra el desbloqueo de los canales NMDA, ello impide que el calcio acceda al interior de la célula. Pero si la estimulación es suficiente, el receptor NMDA abre canales iónicos que activan un segundo mensajero, el cual a su vez abre canales por los cuales ingresan a la célula iones de sodio y calcio. El calcio activa diversos péptidos endógenos como la proteína cinasa calcio/calmodulina dependiente II (CaMKII) y cinasas dependientes de tirosina. El resultado final, es la fosforilación de otras proteínas, algunas de las cuales son translocadas al núcleo donde estimulan la actividad de varios factores de transcripción, entre ellos el CREB (cyclic AMP Response Element Binding Protein) (Dudai, 1989). De este modo son activados determinados genes, los cuales codifican proteínas destinadas a modificar (en forma transitoria o permanente), la constitución de la célula.

Figura 1. Mecanismo responsables de la potenciación a largo plazo. Bajo ciertos estímulos los receptores NMDA son activados. Esto permite la entrada de calcio el cual actúa como segundo mensajero y activa diversas cinasas intracelulares desencadenando la fosforilación de proteínas que activan genes encargados de sintetizar péptidos. El resultado es una modificación de Ca2+ en la neurona que facilita o inhibe el posible potencial de acción. Dos grupos de evidencias apoyan la suposición de que el incremento de calcio en la célula postsináptica está relacionado con la aparición de PLP. Primero, ha sido demostrado que el calcio intracelular se incrementa en proporción a la estimulación y que cuando dicho incremento se impide a través de bloqueadores, el PLP no se presenta. Segundo, la elevación de calcio en la célula postsináptica por medios químicos (evitando la estimulación de alta frecuencia) produce un aumento en la amplitud en el potencial de excitación postsináptico (PEP). De este modo el origen del calcio parece ser irrelevante para la aparición del PLP, no importando si se trata de calcio del exterior o liberado al citoplasma por elementos internos de almacenamiento.

No obstante estos eventos no agotan el fenómeno del PLP, desde el descubrimiento del PLP ha existido una polémica acerca de si este es causado por una elevación en la cantidad del neurotransmisor liberado o de una mayor sensibilidad de los canales receptores de la membrana postsináptica. Sin duda una de las formas más sencillas y claras de explicar el fenómeno del PLP es señalando un incremento en la cantidad de neurotransmisor que se libera y en efecto se ha observado una mayor cantidad, a veces derivado de un mayor tamaño en los quanta de las vesículas y otras veces por la cantidad de quanta liberados. Esto sugiere la existencia de al menos dos formas de PLP donde ambas células están involucradas, pero ¿cómo una modificación de la membrana postsináptica puede elevar la cantidad de quanta involucrados en la sinapsis?.

Si se piensa en la membrana postsináptica como un elemento estático la única explicación es la elevación en el número de quanta que participan en el proceso, pero las investigaciones muestran que en muchos PLP el numero y cantidad de quanta presentes se mantiene constante. La explicación proviene en la capacidad de la membrana postsináptica para modificar el tipo de receptores con los que cuenta. En algunas espinas dendríticas no existen receptores para ciertos neurotransmisores lo que hace que se presente una sinapsis silenciosa, llamada así porque al neurotransmisor no hay nadie "que lo escuche", por supuesto en las sinapsis silenciosas no se produce respuesta en la zona postsináptica.

Shi et al.(1999) ha encontrado que estas sinápsis silenciosas pueden dejar de serlo después de una estimulación frecuente colocando receptores que capten al neurotransmisor. No sólo las sinapsis silenciosas se modifican, en algunas membranas postsinápticas donde conviven dos o más tipos de receptores, el receptor encargado de recibir al neurotransmisor estimulado puede incrementar su número de receptores desplazando al otro tipo de receptor. Esto explica como es que el mismo número de quanta liberado por las vesículas presinápticas altera la fuerza de la respuesta en la célula postsináptica.

Plasticidad Homosináptica

A nivel celular la plasticidad es una modificación de la neurona debida a las características de los potenciales de acción que se presentan en ella. La modificación en la neurona sólo se presentan ante un tren de estímulos, es decir, a una número de potenciales de acción que recorren la célula en cierto lapso de tiempo. Si un tren de estímulos invade una terminal la cantidad de neurotransmisor liberado en cada potencial de acción no siempre permanece constante. Dependiendo de la neurona observada y de las propiedades del tren de estímulos se puede observar un progresivo incremento o decremento en la cantidad de neurotransmisor que se libera. Esta propiedad, la cual permite que la cantidad de neurotransmisor se modifique como resultado de una actividad previa en la terminal ha si llamada plasticidad homosináptica. Este tipo de plasticidad puede ser de tres tipos: facilitación, potenciación y depresión. La facilitación es el incremento progresivo en la cantidad de neurotransmisor liberado durante un tren de estímulos. Una hipótesis para explicar la facilitación señala que este incremento se debe al calcio residual que permanece en el citoplasma luego de invadir a la neurona en cada potencial de acción. Este calcio residual no tiene el tiempo suficiente para ser removido, quedando siempre una pequeña cantidad que aumenta a medida que los potenciales del tren de estímulos recorren la célula. La potenciación es el incremento en la cantidad de neurotransmisor liberado después de que en la terminal se ha presentado un tren de estímulos. En muchos caso se observa que la potenciación no desaparece luego de varios minutos de haberse estimulado la terminal. Si este es el caso se dice entonces que se trata de una potenciación post-tetánica (PPT), debido a que este tipo de estimulación también se le conoce como estimulación tetánica. La PPT se explica por la función de las mitocondrias en la terminal. Además de proveer la energía necesaria para las funciones celulares, la mitocondria desempeña un importante papel en la homeostasis de calcio funcionando como una “esponja” que absorbe y libera calcio. Durante el tren de estímulo el calcio que invade la célula alcanza el citoplasma donde es “absorbido” y almacenado en la matrix de las mitocondria. Durante los minutos subsecuentes, las mitocondrias liberan el calcio el cual se añade al de los potenciales de acción aislados, produciéndose así una mayor liberación de neurotransmisor. La PPT no debe confundirse con la potenciación a largo plazo (PLP), la cual dura más tiempo después del tren de estímulos, y al parecer, tiene como base mecanismos moleculares muy diferentes a la PPT. La PLP, como veremos en contexto más adelante, ha sido postulada como el mecanismo base para la memoria y el aprendizaje.

Por último, la depresión sináptica se refiere al progresivo decremento en la cantidad de neurotransmisor liberado durante un tren de potenciales de acción. Este fenómeno es observado con frecuencia después de un largo e intenso tren de estímulos y muchas veces se debe a la depleción de las vesículas del repositorio liberable de la neurona. A la proporción de vesículas que son liberadas por un solo potencial de acción en condiciones normales se le conoce como probabilidad de liberación y varía enormemente a lo largo del sistema nervioso. Existe una clara relación entre la probabilidad de liberación y la presencia de depresión sináptica. Las terminales con una alta probabilidad de liberación tienden a sufrir depresión luego de una estimulación tetánica mientras que las terminales con baja probabilidad de liberación presentan, ante la misma estimulación, facilitación y PPT.

Potenciación asociativa

Al producirse estimulaciones frecuentes en las células nerviosas éstas pueden ser causa de modificaciones en el funcionamiento y anatomía de neuronas específicas. Supongamos que poseemos una neurona del músculo de la rana en la que se está registrando el potencial de membrana con un electrodo intracelular. Sobre esta neurona actúan tres sinapsis excitadoras. Al activarlas por separado, podemos observar que las tres sinapsis producen una despolarización de la membrana (potencial postsináptico excitatorio), pero que ninguna de ellas es lo bastante potente para producir por si sola un potencial de acción en la neurona postsináptica. Si ahora estimulásemos dos sinapsis, por ejemplo la 1 y la 2, rápidamente una detrás de la otra. En este caso, los potenciales postsinápticos sufren una suma espacial que sí produce el potencial de acción. A continuación estimulemos cada una de las sinapsis por separado. Como podemos comprobar, ahora cada una de las sinapsis 1 y 2 pueden producir un potencial de acción por sí solas. Estas dos sinapsis que se han activado coincidiendo con un potencial de acción se han potenciado, y ahora producen una despolarización mayor que en este caso sí llega al umbral necesario para activar los receptores postsinápticos. Observemos que la sinapsis 3 -que no ha sido activada en coincidencia con los potenciales de acción anteriores - no ha sufrido potenciación. Estos significa que la potenciación es específica para las sinapsis que estaban activas simultáneamente al producirse el potencial de acción. Este tipo de potenciación a largo plazo se denomina potenciación asociativa, porque precisa de la asociación entre la activación de la terminación presináptica y de la neurona postsináptica (existe otro tipo de potenciación a largo plazo que no es asociativa y no requiere esta coincidencia). La potenciación asociativa también se denomina potenciación de tipo hebbiano, en honor al doctor D.O. Hebb que en 1949 predijo la existencia de este fenómeno y propuso que podría ser el mecanismo subyacente en el aprendizaje y la memoria. La potenciación a largo plazo asociativa o hebbiana puede tener distintos mecanismos en distintas especies o en distintos tipos de neuronas, y podría explicar muchas clases de aprendizaje y memoria. Por ejemplo, puede explicar el fenómeno del condicionamiento clásico.

Condicionamiento clásico

Una forma sencilla de aprendizaje es el condicionamiento clásico o Pavloviano. Como demostró el psicólogo Ivan Pavlov a finales del siglo XIX, si se presentaba comida a un perro y al tiempo se hacía sonar una campanilla, el animal terminaba reaccionando al sonido sólo igual que reaccionaría a la vista de la comida. Esta forma de aprendizaje se produce de forma parecida en casi todos los animales, incluso en algunos muy elementales.

La Aplysia californica es un gasterópodo marino que tiene un sistema nervioso muy sencillo, y que se ha utilizado mucho para el estudio de la función neuronal. En este animal, si se aplica un estimulo nociceptivo potente, como un pinchazo o un choque eléctrico en la cola, lo cual resulta en una retracción de las branquias. Este es un reflejo defensivo, que tiende a proteger a este animal de un posible daño. En cambio, un estímulo táctil ligero en el sifón no produce esta retracción. Pero si se aplica de forma repetida un estímulo sobre el sifón al mismo tiempo que se produce un estímulo nociceptivo, llega un momento en que sólo un estímulo táctil ligero produce la retracción de las branquias. Este es un reflejo condicionado clásico, semejante al que describió Pavlov en los perros.

El estímulo aversivo en la cola activa neuronas sensoriales que hacen sinapsis y activan a las motoneuronas que controlan la retracción de las branquias. Las neuronas que recogen la sensibilidad del sifón producen una despolarización que no alcanza el umbral de las motoneuronas, lo cual resulta en que no se llega a producir la activación. Pero si se estimula primero el sifón, y a continuación rápidamente se aplica el estímulo aversivo en la cola, la sinapsis entre la neurona del sifón y la motoneurona sufre potenciación, y en lo sucesivo la estimulación del sifón, por si sola, produce la retracción de las branquias (en un experimento real, esta asociación tiene que repetirse muchas veces para que se produzca el condicionamiento). Las teorías de Pavlov sobre el condicionamiento ejercieron una poderosa influencia sobre la psicología experimental de principios del siglo XX pues establecían, —en apariencia— las bases para una investigación objetiva. Esta influencia tuvo como resultado el sólido establecimiento del paradigma estímulo-respuesta (E-R) que dominó la visión de los psicólogos por casi todo el siglo. Es difícil imaginar una herramienta más inadecuada que el paradigma E-R cuando deseamos explicar fenómenos psicológicos como la abstracción contextual o las modificaciones intelectuales que se llevan a cabo en un niño de doce años.

Última actualización: 2007-04-29 10:57:00-05