Un estudio pionero ayuda a comprender mejor cómo el cerebro almacena y actualiza rápidamente la información que recibe.
El estudio, desarrollado en modelos animales, está liderado por Francisco José López-Murcia, profesor de la Facultad de Medicina y Ciencias de la Salud y del Instituto de Neurociencias de la Universidad de Barcelona (UBneuro), y miembro del Instituto de Investigación Biomédica de Bellvitge (IDIBELL). También colabora el equipo dirigido por el profesor Nils Brose, en el Instituto Max Planck de Ciencias Multidisciplinares (MPI-NAT, Gotinga, Alemania).
Cómo se preparan las sinapsis para la transmisión neuronal
Las neuronas no siempre se comunican a un ritmo constante. En muchos circuitos neuronales, se producen unas breves ráfagas de actividad que fortalecen temporalmente las sinapsis, lo que permite una transmisión más eficiente de la información. Dos de estos procesos transitorios de fortalecimiento son la facilitación a corto plazo y la potenciación postetánica (PPT), ambos particularmente prominentes en las sinapsis de fibras musgosas, que se cree que contribuyen a la memoria de trabajo.
A nivel molecular, el equipo se centró en el estudio de la proteína Munc13-1, un factor clave que prepara las vesículas sinápticas para la liberación de neurotransmisores, un paso conocido como cebado vesicular. El estudio demuestra que Munc13-1 debe ser regulada por el calcio a través de dos vías complementarias: la señalización calcio-fosfolípidos (a través del dominio C2B de Munc13-1) y la vía calcio-calmodulina (a través de una región de unión a esta proteína).
Diseccionando los sensores moleculares de la proteína Munc13-1
En modelos animales con estas vías de señalización alteradas, los autores midieron las respuestas sinápticas en las sinapsis de fibras musgosas del hipocampo durante patrones de estimulación que imitan la actividad fisiológica.
«Los resultados revelan que cuando Munc13-1 no podía detectar adecuadamente las señales de calcio, las sinapsis perdían gran parte de su capacidad para fortalecerse temporalmente durante la actividad repetida», explica Francisco José López-Murcia, profesor del Departamento de Patología y Terapéutica Experimental de la UB.
«La alteración de la vía de señalización calcio-fosfolípidos aumentó el umbral para inducir potenciación postetánica y redujo su magnitud, lo que indica que esta vía es especialmente importante para desencadenar fuertes aumentos a corto plazo en la transmisión sináptica», detalla el investigador.
Un laberinto de errores: cuando la memoria falla en la sinapsis
Para explorar si estas alteraciones sinápticas influyen en el comportamiento, el equipo evaluó los modelos animales en una tarea de memoria de trabajo espacial (un laberinto radial de ocho brazos). Los ratones portadores de la mutación Munc13-1 —que altera la unión a fosfolípidos de la membrana celular mediada por calcio— mostraron déficits pronunciados que son consistentes con un deterioro de la memoria de trabajo como, por ejemplo, regresar repetidamente a los lugares de recompensa después de haberla obtenido.
«Estos resultados presentan una evidencia experimental a la idea de que la memoria de trabajo puede depender no solo de una activación neuronal sostenida, sino también de cambios transitorios —dependientes de la actividad— en la transmisión sináptica que retienen temporalmente la información en los circuitos neuronales», indica López-Murcia.
Con el descubrimiento de un mecanismo molecular concreto que vincula el fortalecimiento sináptico de corta duración con el rendimiento de la memoria de trabajo, este estudio amplía la comprensión sobre cómo el cerebro almacena y actualiza rápidamente la información.
El trabajo también pone el foco de interés en el papel de la proteína Munc13-1 como un núcleo central que facilita la adaptación de las sinapsis para sostener la transferencia de información durante picos de actividad y también reforzarla, una característica esencial de la actividad neuronal del hipocampo.
En estudios previos, se han identificado mutaciones en el gen humano UNC13A que alteran la secuencia de múltiples dominios de la proteína —incluidos los examinados en este estudio— en personas con un amplio espectro de síntomas neurológicos, entre los que destaca la discapacidad intelectual. Las conclusiones del nuevo estudio ponen de relieve el papel determinante de la proteína Munc13-1 en la función cerebral saludable y su relevancia clínica en los trastornos del neurodesarrollo.
Artículo de referencia:
López-Murcia, Francisco José et al. «Ca2+-phospholipid-dependent regulation of Munc13-1 is essential for post-tetanic potentiation at mossy fiber synapses and supports working memory». Cell Reports, febrero de 2026. DOI: 10.1016/j.celrep.2026.117029
