¿El estrés genera memorias mediante el mecanismo de etiquetado conductual?

Abstract

Conocer los mecanismos que subyacen a la memoria se ha vuelto un tema central de estudio en las neurociencias de las últimas décadas. En todo momento adquirimos información proveniente de distintas experiencias y nuestros recuerdos pueden ser influenciados por los eventos que experimentamos. Es necesario identificar qué fenómenos, y de qué manera, colaboran o interfieren con la adquisición, el guardado y la evocación de la información. Para que una información sea guardada por largo término, requiere de un proceso de estabilización denominado consolidación. Este proceso depende de la síntesis de proteínas necesarias para el refuerzo de la traza mnésica, y la hipótesis del etiquetado conductual (EC) postula que también es necesario el establecimiento de una marca en el sustrato neuronal activado por el aprendizaje, a dónde las proteínas puedan ser selectivamente utilizadas para mantener la plasticidad que subyace a la memoria (Moncada y Viola, 2007).Partiendo de una vasta literatura acerca de los efectos modulatorios del estrés sobre los procesos de memoria, este trabajo contribuye al conocimiento sobre cómo un evento de estrés agudo, asociado temporalmente a una tarea de aprendizaje, influye en la consolidación de memorias dependientes de hipocampo. Los resultados revelan que los efectos pueden ser tanto beneficiosos como perjudiciales y apoyan la hipótesis del EC como mecanismo subyacente a la formación de memorias de largo plazo (MLT). De acuerdo con la EC, algunos eventos pueden tener influencia sobre memorias asociadas al proveer proteínas relacionadas con la plasticidad (PRPs) o al competir por ellas. La asociación de estas PRPs con la marca neuronal o ?etiqueta? inducida por el aprendizaje es un factor decisivo en la consolidación de la MLT.Inicialmente, estudiamos la interacción entre una situación de estrés agudo y una tarea de reconocimiento espacial de objetos (REO) en roedores. Demostramos que un entrenamiento débil en este paradigma, capaz de inducir memoria de corto término (MCT) pero no de largo plazo, puede dar origen a una MLT si una situación de estrés (plataforma elevada, PE) ocurre dentro de una ventana de tiempo crítica posterior al aprendizaje de REO. Este fenómeno depende de síntesis de proteínas inducidas por el estrés, de BDNF y de la activación de los receptores de gluco y mineralocorticoides. En las ocasiones en que la situación de estrés fue anterior al aprendizaje, ni la formación ni la promoción de la MLT fue observada, por lo cual sugerimos que el estrés podría estar afectando el establecimiento de la etiqueta inducida por el aprendizaje de REO. También demostramos que cuando el entrenamiento de REO es lo suficientemente fuerte como para generar per se MLT, un evento de estrés post- aprendizaje perjudica la memoria. Nuestros experimentos apoyan que este efecto podría ser debido a una competencia por las proteínas disponibles.Luego evaluamos en roedores si el estrés tiene efectos sobre la memoria de otra tarea, como parte de nuestro objetivo de investigar si existen reglas generales que rijan la formación de MLTs. Para ello utilizamos el paradigma de evitación inhibitoria (EI) y demostramos que el estrés tiene un efecto promnésico dentro de una ventana de tiempo acotada (en este caso cuando es previo a la tarea), que es dependiente de la síntesis de proteínas y de la activación de los receptores de glucocorticoides. A su vez, el estrés tiene efectos perjudiciales sobre la MLT de EI inducida por un aprendizaje fuerte.Por último, planteamos una transferencia del modelo al estudio de la memoria en humanos. Nos preguntamos si un fenómeno similar a lo observado en roedores ocurre en el ámbito escolar, es decir si una situación de estrés es relevante para el aprendizaje y la memoria dentro del aula. Utilizamos la Figura de Rey-Osterrieth como protocolo para evaluar una memoria grafica y demostramos, nuevamente, que los efectos de un evento de estrés (examen curricular) cercano en el tiempo pueden ser tanto benéficos como perjudiciales. Cuando los estudiantes expresaron una memoria más débil de la figura, observamos que un examen dentro de una ventana de tiempo especifica luego del mismo, mejora la memoria gráfica evaluada. En cambio, cuando los estudiantes expresaron una memoria más fuerte, un examen tanto antes como después, tuvo efectos perjudiciales sobre la MLT de la figura.Nuestros hallazgos proporcionan nuevos conocimientos sobre el impacto del estrés en la formación de una MLT, tanto en roedores como en seres humanos, y apoyan la hipótesis del EC como mecanismo subyacente a la formación de MLTs. Los resultados en el ámbito escolar, además, alertan a los educadores a considerar los efectos de un examen en el aprendizaje de otros contenidos dictados el mismo día dentro del aula.

Understanding the mechanisms that underlie memory has become a central topic in the neurosciences field in the last decades. All the time we acquire information from different experiences and our memories can be influenced by the events that we are going through. It is necessary to identify which phenomena, and in what way, can collaborate or interfere with the acquisition, storage and retrieval of information. Long-term storage of information requires a stabilization process called consolidation. This process depends on the protein synthesis, which are necessary for the reinforcement of the mnesic trace. The Behavioral Tagging hypothesis (BTH) postulates that it is also necessary the setting of a tag in the neuronal substrate induced by learning, where proteins can be selectively used to maintain the plasticity that underlies memory (Moncada y Viola, 2007). Considering the literature about the modulatory effects of stress on memory processes, this work contributes to the knowledge about how an acute stress event, temporarily associated with a learning task, influences the consolidation of hippocampal dependent memories. Our results reveal that effects can be both beneficial and detrimental and support the BTH as a mechanism underlying the formation of long-term memories (LTM). According to this, some events could influence temporally associated memories by providing plasticity-related proteins (PRPs) or competing for them. The association of these PRPs with learning-induced neuronal tag is a decisive factor in the consolidation of the LTM. First, we studied the interaction between stress event and a spatial object recognition task (SOR) in rodents. We showed that a weak SOR training, which only induces short term memory (STM), can be stabilized into LTM if an event of acute stress (elevated platform -PE) is experienced within a critical time window after the SOR-learning. This promoting effect depends on protein synthesis induced by stress, BDNF activity and the glucocorticoid (GR) and mineralocorticoid receptors (MR) activation. When stress was experienced previous to the learning neither the formation or the promotion of MLT was observed, so we have postulated that stress could be affecting the setting of the SOR learning-tag. We also show that if SOR training is strong enough to generate MLT per se, a post-learning stress event impairs memory. Our experiments support that this effect could be due to competition for available proteins. Then, we assessed in rodents if stress can affect the memory of another task since our objective to investigate if general rules govern MLT formation. We used the inhibitory avoidance task (IA) and we demonstrated that stress promotes IA-LTM within a critical time-range (when it occurs prior to task). The effect depends on protein synthesis and GR activation. Further, IA-LTM induced by strong IA-training is impaired by stress event. Finally, we proposed a transfer of model to human memory study. We wondered if a similar phenom as the observed in rodents could occur in the educational context, i.e. if a stress situation is relevant for learning and memory in the classroom. We design a protocol using Rey-Osterrieth figure to asses a graphic memory. Again, we showed that stress (curricular exam) close to learning could have positive or negative effects on it. In a weak retrieval student population, we noticed that an exam improved graphic-LTM when is experienced in a specific time after to training. However, in a strong retrieval population of students, exam before or after to learning impaired figure retention. Our findings provide new insights about the impact of stress on LTM formation, both in rodents and in humans, and support the BTH as a mechanism underlying the formation of MLTs. The results in the educational context, in addition, alert educators to be attentive to the exam effects on other content taught the same day in the classroom.