Los neurobiólogos de KU Leuven han descubierto cómo la molécula Neuromedina U juega un papel crucial en nuestro proceso de aprendizaje. La proteína le permite al cerebro recordar recuerdos negativos y, como tal, aprender del pasado. Los hallazgos de su estudio sobre lombrices intestinales se han publicado en la revista Nature Communications.

Si un determinado tipo de comida o bebida le han provocado una enfermedad en el pasado, lo evitará en futuras ocasiones. Del mismo modo, evitará una situación incómoda. Este proceso de aprendizaje, que se basa en recuerdos desagradables o negativos, es extremadamente importante y ha fascinado a los investigadores durante años, pero sigue sin entenderse la base molecular.

Un nuevo estudio realizado por la División de Fisiología y Neurobiología Animal de KU Leuven ahora arroja nueva luz sobre el asunto. Los investigadores estudiaron la lombriz intestinal C. elegans y descubrieron que la proteína Neuromedina U juega un papel clave en la recuperación de recuerdos negativos. Actúa como una molécula de señalización que permite que las neuronas se comuniquen entre sí.

 

Lombrices intestinales como organismo modelo

“La comunicación entre las células cerebrales es sorprendentemente similar entre lombrices y humanos”, explica la profesora Isabel Beets. “Mientras que las lombrices C. elegans solo tienen alrededor de 300 neuronas, sus cerebros producen muchas moléculas de señalización que son similares a las del cerebro humano. Entonces, al estudiar C. elegans también podemos aprender más sobre el cerebro humano”.

Además, la lombriz puede aprender de experiencias pasadas, dice el profesor Beets. “Las lombrices son intrínsecamente atraídas por la sal porque la asocian con la presencia de alimentos. Sin embargo, si entran en contacto con la sal cuando no hay alimentos presentes, esto da como resultado una asociación negativa. En otras palabras, la lombriz preferirá evitar la sal”.

 

Recordando recuerdos negativos

La inactivación del gen responsable de la Neuromedina U cambia el comportamiento de los gusanos, dice el estudiante de doctorado Jan Watteyne, autor principal del estudio. “Descubrimos que la proteína juega un papel muy específico en el proceso de aprendizaje: asegura que la lombriz pueda aprender de las experiencias pasadas. Si la lombriz encuentra un ambiente salado sin comida, evitará la sal en futuras ocasiones. Sin embargo, si bloqueamos temporalmente la Neuromedina U, la lombriz olvida esta primera experiencia y se sentirá atraída nuevamente por la sal. Esto significa que la proteína no ayuda a hacer la asociación, pero ayuda a recordarla “.

“Está claro que la molécula de señalización Neuromedina U juega un papel crucial en el aprendizaje y la memoria, y más específicamente en la recuperación de recuerdos negativos”. Esto nos lleva a sospechar que otras moléculas similares, los llamados neuropéptidos, también realizan estas funciones específicas”.

 

Punto de partida

“Nuestros hallazgos en lombrices son un buen punto de partida para futuras investigaciones sobre las funciones cognitivas de otros animales. Sabemos que la Neuromedina U también se encuentra en muchos otros organismos y en el cerebro humano”, dice la profesora Liliane Schoofs. “Por lo tanto, un buen conocimiento de estos mecanismos básicos es crucial para comprender mejor los procesos complejos en el cerebro humano”.

 

Resumen

El aprendizaje y la memoria están regulados por vías neuromoduladoras, pero se desconoce la contribución y el requisito temporal de la mayoría de los neuromoduladores en un circuito de aprendizaje. Aquí identificamos la familia de neuropéptidos Neuromedina U (NMU) conservada evolutivamente como un regulador del aprendizaje aversivo gustativo de C. elegans. El homólogo NMU CAPA-1 y su receptor NMUR-1 son necesarios para la recuperación de la evitación de sal aprendida. El aprendizaje aversivo gustativo requiere la liberación de neuropéptidos CAPA-1 de las neuronas ASG sensoriales que responden a los estímulos de la sal de una manera dependiente de la experiencia. El silenciamiento optogenético de las neuronas CAPA-1 bloquea la expresión, pero no la adquisición, de la evasión de sal aprendida. CAPA-1 envía señales a través de NMUR-1 en neuronas sensoriales de AFD para modular dos estrategias de navegación para la quimiotaxis de sal. El acondicionamiento aversivo, por lo tanto, recluta la señalización de NMU para modular los programas locomotores para expresar el comportamiento de evasión aprendido. Debido a que la señalización de NMU se conserva en animales bilaterianos, nuestros hallazgos incitan una mayor investigación sobre su función en otros circuitos de aprendizaje.

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