La acetilcolina es un neurotransmisor en el sistema nervioso central (SNC), que desempeña un papel fundamental en funciones cognitivas y neurobiológicas. Desde su síntesis y liberación hasta su interacción con los receptores colinérgicos, la acetilcolina es clave en los procesos de memoria y aprendizaje. Además, su modulación mediante fármacos ha abierto nuevas posibilidades en el tratamiento de trastornos relacionados con la memoria. Veamos qué es la acetilcolina y cuál es su influencia en la capacidad para recordar, aprender y la adaptación.

Acetilcolina: Un neurotransmisor estrella

La acetilcolina, un neurotransmisor crucial en el sistema nervioso central (SNC), desempeña un papel fundamental en una amplia gama de funciones cognitivas y neurobiológicas. Para su síntesis, se requiere la acción de la enzima colina acetiltransferasa, que utiliza como sustratos la colina y el acetil-CoA. Una vez sintetizada, la acetilcolina se almacena en vesículas en las terminales presinápticas, listas para su liberación en respuesta a estímulos adecuados (Kandel y Schwartz, 2000).

La liberación de acetilcolina se lleva a cabo mediante un proceso conocido como exocitosis, en el cual las vesículas liberan su contenido en el espacio sináptico. Este proceso es desencadenado por la llegada de un potencial de acción a la terminal presináptica. En el momento de ser liberada en la hendidura sináptica, la acetilcolina se une a los receptores colinérgicos presentes en la membrana postsináptica.

Receptores y vías colinérgicas

La acetilcolina y su papel en la memoria

Los receptores colinérgicos son proteínas ubicadas en las células del sistema nervioso que se unen a la acetilcolina. Existen dos tipos principales de receptores colinérgicos:

  • Receptores nicotínicos: Son canales iónicos que generan respuestas rápidas y excitatorias.
  • Receptores muscarínicos: Están acoplados a proteínas G y generan respuestas más lentas y variadas.

Por otro lado, las vías colinérgicas son las rutas en el cerebro a lo largo de las cuales se transmiten las señales colinérgicas. Estas vías incluyen conexiones entre diferentes regiones cerebrales que son ricas en neuronas que utilizan la acetilcolina como neurotransmisor.

Asimismo, las vías colinérgicas desempeñan un papel crucial en los procesos de memoria y aprendizaje. Por ejemplo, la acetilcolina liberada en el hipocampo, una estructura cerebral importante para la memoria, ayuda en la formación y consolidación de recuerdos.

¿En qué tareas está involucrada?

El papel de la acetilcolina como neurotransmisor en el SNC abarca múltiples funciones. Por un lado, desempeña un papel crucial en la formación y consolidación de la memoria y el aprendizaje. Además, está involucrada en la modulación de la atención, el estado de ánimo y la regulación del sueño.

Cabe destacar que la acetilcolina también participa en la plasticidad sináptica, facilitando los cambios duraderos en la fuerza de las conexiones neuronales. Lo anterior es fundamental para la capacidad del cerebro de cara a adaptarse y aprender de nuevas experiencias. Por otra parte, alteraciones en los niveles o la función de la acetilcolina se han asociado con diversos trastornos neurológicos, tales como la enfermedad de alzhéimer (Ma y Qian, 2019).

Acetilcolina como clave en la formación y consolidación de la memoria

La acetilcolina, como neurotransmisor desempeña un papel fundamental en la formación y consolidación de la memoria. Numerosos estudios han demostrado la importancia de la acetilcolina en los procesos de memoria a corto plazo (Klinkenberg et al., 2011) y memoria largo plazo (Hasselmo, 2006). Además, la evidencia farmacológica ha revelado que tanto los receptores muscarínicos como los receptores nicotínicos de la acetilcolina están implicados en la codificación de nuevas memorias.

Técnicas que permiten estudiar cómo este neurotransmisor afecta la memoria

Para determinar los lugares anatómicos donde la acetilcolina afectaría a la memoria, se llevan a cabo investigaciones utilizando técnicas como las lesiones localizadas y las infusiones de antagonistas.

neurotransmisor

Estos estudios indican que regiones cerebrales relacionadas con la memoria, como la corteza entorrinal, perirrinal y el hipocampo, son especialmente sensibles a la influencia de la acetilcolina (Hasselmo, 2006).

En el caso de las técnicas localizadas, se daña o se elimina selectivamente una región específica del cerebro con el propósito de estudiar cómo afecta a las funciones cognitivas y comportamentales.

Mientras, en las infusiones de antagonistas se administran sustancias químicas conocidas como antagonistas de la acetilcolina directamente en regiones cerebrales específicas. Estos antagonistas bloquean los receptores de la acetilcolina, impidiendo que la acetilcolina se una a ellos y ejerza su efecto.

¿Por qué la acetilcolina es importante en procesos de memoria y aprendizaje?

La modelización computacional, un tipo de técnicas basadas en modelos matemáticos, ha revelado que la acetilcolina mejora la formación de nuevas memorias. Por un lado, fortalece las señales de entrada en comparación con las señales de retroalimentación, lo que favorece la creación de nuevas memorias. Por otro, la acetilcolina contribuye a las oscilaciones rítmicas del cerebro, conocidas como ritmo theta, que están asociadas con la codificación y recuperación de la información (Siok, 2006).

La formación de memorias duraderas

A nivel celular, la acetilcolina activa mecanismos internos que promueven la generación persistente de señales eléctricas, lo cual es fundamental para la formación de memorias duraderas. Además, se ha observado que dicho neurotransmisor aumenta la modificación de las conexiones entre las células cerebrales, lo que facilita cambios necesarios para formar nuevas memorias.

Modulación de la acetilcolina

Cuando hablamos de modulación, nos referimos a la capacidad de regular la actividad de este neurotransmisor en el cerebro. Es posible influir en la acetilcolina mediante el uso de fármacos que actúan como agonistas o antagonistas de los receptores colinérgicos. Esto se debe a que, tales fármacos, pueden potenciar o bloquear la acción de la acetilcolina en las células nerviosas.

Los agonistas colinérgicos, al activar los receptores colinérgicos, aumentan la actividad de la acetilcolina, lo que puede tener efectos beneficiosos en el tratamiento de trastornos de la memoria y el aprendizaje.

Con esto, los antagonistas colinérgicos bloquean los receptores colinérgicos, disminuyendo la actividad de la acetilcolina. Por lo que, los fármacos pueden ser útiles en ciertas situaciones clínicas donde se requiere reducir la actividad colinérgica.

Fármacos moduladores en la enfermedad de Alzheimer

El uso de medicamentos que modulan la acetilcolina se ha explorado en trastornos como el alzhéimer, donde se observa una disminución en la función colinérgica. Al mejorar la disponibilidad de acetilcolina en el cerebro mediante agonistas colinérgicos, se busca mejorar los procesos de memoria y aprendizaje en estos pacientes. Dichos fármacos también se han utilizado en otros trastornos cognitivos donde la alteración de la función colinérgica juega un papel relevante.

Por ejemplo, los inhibidores de la acetilcolinesterasa, como el donepezil y la rivastigmina, aumentan la disponibilidad de acetilcolina en la sinapsis al inhibir su degradación. Estos medicamentos se utilizan en el tratamiento de enfermedades como el alzhéimer para mejorar la función cognitiva (Pakala, Brown y Preuss, 2023).

Conclusión

Al reconocer la importancia de la acetilcolina en la memoria y el aprendizaje, surgen preguntas intrigantes y desafiantes: ¿Cómo optimizar la función colinérgica en el cerebro? ¿Existen intervenciones no farmacológicas que puedan potenciar los efectos positivos de la acetilcolina en la memoria? ¿Cómo aplicar estos conocimientos en el tratamiento de trastornos cognitivos?

La comprensión de la acetilcolina y su influencia en la cognición sigue siendo un campo de investigación vibrante y prometedor. A medida que profundizamos en los secretos de este neurotransmisor, nos acercamos a nuevas estrategias terapéuticas y a una mejor comprensión de nuestra propia capacidad para aprender y recordar. En última instancia, la acetilcolina nos recuerda que el cerebro es un tesoro complejo y asombroso, y que aún tenemos mucho por descubrir.

Referencias bibliográficas

  • Hasselmo, M. E. (2006). The role of acetylcholine in learning and memory. Current Opinion in Neurobiology16(6), 710-715. https://doi.org/10.1016/j.conb.2006.09.002
  • Kandel, S. y Schwartz, J. (2000). Principios de neurociencia. Parte III Interacciones elementales entre neuronas: transmisión sináptica. McGraw–Hill.
  • Klinkenberg, I., Sambeth, A. y Blokland, A. (2011). Acetylcholine and attention. Behavioural Brain Research221(2), 430-442. https://doi.org/10.1016/j.bbr.2010.11.033
  • Ma, K.-G. y Qian, Y.-H. (2019). Alpha 7 nicotinic acetylcholine receptor and its effects on Alzheimer’s disease. Neuropeptides73, 96-106. https://doi.org/10.1016/j.npep.2018.12.003
  • Pakala, R. S., Brown, K. N. y Preuss, C. V. (2023). Cholinergic Medications. StatPearls.
  • Siok, C. J., Rogers, J. A., Kocsis, B. y Hajós, M. (2006). Activation of alpha7 acetylcholine receptors augments stimulation-induced hippocampal theta oscillation: Α7 nAChRs and hippocampal theta oscillation. The European Journal of Neuroscience23(2), 570-574. https://doi.org/10.1111/j.1460-9568.2005.04560.x