La piscina: cómo empezó el laberinto acuático de Morris

Introducción

Imagina una piscina redonda, más o menos tan ancha como una cocina pequeña, llena de agua teñida de blanco lechoso. En algún lugar bajo esa superficie turbia, a un centímetro o así de profundidad, hay una pequeña plataforma. Tú no la ves. La rata tampoco.

Se deja la rata en el borde. Chapotea, va topando con la pared, prueba por el centro. Entonces, más o menos por casualidad, sus patas tocan algo sólido. Se sube, se sacude y echa un buen vistazo a la sala. Un póster en una pared. Una lámpara en la esquina. La puerta.

Al día siguiente, la misma piscina, otro punto de salida. Esta vez nada casi en línea recta hasta allí. Y ese es todo el truco. La plataforma es invisible, así que la rata tiene que recordar dónde está, usando la sala que la rodea.

Qué es el laberinto acuático

Esto es el laberinto acuático de Morris, y los laboratorios llevan más de cuarenta años usándolo. ¿Cómo llegó una piscina de agua turbia a ser una de las pruebas de memoria más fiables de la neurociencia? ¿Y qué puede decirnos realmente?

Las partes de la piscina

Empecemos por las partes. Hay un tanque circular, normalmente de plástico o acero, lleno de agua más o menos hasta la mitad. El agua se vuelve opaca para que no se vea nada bajo la superficie. Dentro hay una plataforma de escape, lo bastante pequeña como para pasarla por alto, sumergida justo por debajo de la línea del agua. Para ratas, un protocolo moderno puede usar un tanque de unos dos metros de diámetro, con una plataforma de unos diez centímetros de ancho.

Esa proporción importa más de lo que parece. Una piscina grande y una plataforma pequeña crean un área de búsqueda cientos de veces mayor que el objetivo. Un nado con suerte no lo resuelve. El animal necesita un plan.

Un protocolo muy utilizado da un ejemplo práctico. Un tanque de unos doscientos diez centímetros de diámetro, con una plataforma cuadrada de diez centímetros de lado, da un área de búsqueda unas trescientas cincuenta veces mayor que el objetivo. Si se reduce a la mitad el ancho de la plataforma, la proporción sube a casi mil cuatrocientas.

Alrededor de la piscina, en las paredes de la sala, hay claves. Pueden ser formas llamativas, una estantería, un armario, incluso la silla del experimentador. Se llaman claves distales, porque están lejos, fuera de la propia piscina. La plataforma se queda en un mismo sitio, así que su posición puede deducirse a partir de esas referencias.

Un ensayo es sencillo. Se introduce al animal en el agua mirando a la pared, en uno de varios puntos de salida. El punto de salida cambia de un ensayo a otro, para que el animal no pueda limitarse a aprender una secuencia fija de giros. Nada hasta encontrar la plataforma o hasta que se agota un tiempo límite, y en ese caso se le guía con suavidad hasta ella. Descansa un momento en la plataforma, lo que le da tiempo para observar el entorno. Después se le seca y empieza el siguiente ensayo.

Repite eso cuatro veces al día durante varios días y tendrás la curva de aprendizaje clásica. Al principio, un animal puede tardar un minuto en encontrar la plataforma. Al final del entrenamiento, un buen nadador puede llegar en unos pocos segundos.

De dónde surgió

La idea surgió de Richard Morris y sus colegas a principios de los años ochenta. Morris estaba entonces en la Universidad de St Andrews, en Escocia. En aquella época, las pruebas espaciales habituales eran laberintos secos, a menudo con comida como recompensa. Funcionaban, pero tenían inconvenientes. Los animales hambrientos debían mantenerse con dietas restringidas. Y, en principio, podían seguir rastros de olor u otras pistas locales en lugar de recordar de verdad un lugar.

Morris quería algo más limpio. El agua fue la respuesta. Las ratas nadan bien, pero prefieren estar fuera del agua que dentro, así que escapar es su propia recompensa. No hace falta privarlas de comida. Y en una piscina no hay suelo que conserve un rastro de olor.

Su primer artículo sobre la tarea apareció en 1981 en la revista Learning and Motivation. El título lo dice todo: la localización espacial no requiere la presencia de claves locales. Dicho de otro modo, una rata podía encontrar un punto que no podía ver, oír ni oler, solo sabiendo dónde estaba respecto a la sala. Aquella primera piscina medía aproximadamente un metro treinta de diámetro.

Al año siguiente llegó el resultado que hizo famosa la tarea. En Nature, en 1982, Morris trabajó con Garrud, Rawlins y O'Keefe, y evaluaron ratas con daño en el hipocampo. Es una estructura curvada en lo profundo del cerebro, de la que ya se sospechaba que construía mapas del espacio. Las ratas con lesiones hipocampales tenían dificultades para encontrar la plataforma oculta. La navegación de lugar estaba alterada, por tomar prestado el título del propio artículo. Sin embargo, esas mismas ratas podían aprender a nadar hasta una plataforma que veían. Su natación, su vista y su motivación estaban bien. Lo que habían perdido era el mapa.

Dos años después, un artículo de métodos expuso formas de desarrollar el procedimiento. Describía cómo seguir automáticamente la posición de una rata encapuchada mediante vídeo, sin fijarle luces al animal. También mostraba cómo la misma piscina podía evaluar la memoria de trabajo y discriminaciones sencillas no espaciales. Así es como una piscina casera se convirtió en una herramienta estándar.

Qué muestra la tarea

¿Qué muestra realmente la tarea? En esencia, es una prueba de aprendizaje de lugar. El animal aprende dónde está algo, no qué giro tomar ni qué olor seguir. Y ese tipo de aprendizaje depende mucho del hipocampo.

La primera medida que usaron los investigadores fue la latencia de escape. Es simplemente el tiempo desde que el animal entra en el agua hasta que llega a la plataforma. La latencia baja a lo largo de los días de entrenamiento, y una bajada más lenta sugiere un aprendizaje más débil.

Pero la latencia tiene un punto débil. Un nadador rápido puede toparse con la plataforma antes que un nadador lento que sabe exactamente dónde está. La longitud de la trayectoria corrige parte de eso. Es la distancia nadada antes de alcanzar la meta, y no depende de la velocidad.

Imagina dos ratas el cuarto día. Una tarda veinte segundos y nada ocho metros. La otra también tarda veinte segundos, pero nada solo cuatro metros, despacio y con decisión. La misma latencia, historias muy distintas. El seguimiento por vídeo es lo que hace visible esa diferencia.

Luego está la prueba de sondeo, que suele hacerse un día después de terminar el entrenamiento. Se retira la plataforma y el animal dispone de un tiempo fijo para buscar, a menudo treinta o sesenta segundos. Si recuerda el lugar, pasa mucho más tiempo en esa parte de la piscina de lo que predeciría el azar. Como la piscina suele dividirse en cuatro cuadrantes, el azar supone alrededor del veinticinco por ciento del tiempo en el correcto.

Los autores de revisiones también han señalado una ventaja práctica. El escape del agua se ve relativamente poco afectado por las diferencias en el nivel de actividad o el peso corporal. Eso lo hace útil para comparar animales que difieren en aspectos con los que un laberinto seco podría tener problemas. Un protocolo estándar, publicado en 2006 por Charles Vorhees y Michael Williams, señala que pueden obtenerse resultados útiles de un solo animal en apenas seis días. También describen la tarea como estrechamente ligada a la plasticidad sináptica del hipocampo y a la función del receptor NMDA, dos pilares de la investigación sobre la memoria.

También hay variantes ingeniosas. Si se traslada la plataforma al lado opuesto, se evalúa el aprendizaje inverso, que pregunta si el animal es capaz de abandonar una respuesta antigua. Si se hace la plataforma más pequeña, se evalúa la precisión de la memoria.

Dónde puede engañar la piscina

Aun así, la piscina puede engañar. Nadar es una habilidad, además de una motivación. Un animal enfermo, cansado o que no ve bien parecerá olvidadizo sin serlo. Por eso importa la prueba con plataforma visible. Una bandera o una marca indica dónde está la plataforma, y se pueden correr las cortinas para ocultar las claves de la sala. Si un animal no puede con esa versión, su problema no es la memoria espacial. Los autores del protocolo señalan que este control se omite con demasiada frecuencia.

El estrés es otro factor. El agua es un motivador potente, y eso forma parte de su atractivo. Pero también puede hacer que algunos animales entren en pánico, floten o se peguen a la pared. Los ratones, en particular, no son nadadores naturales como las ratas, así que su conducta en la piscina puede reflejar tanto estrés como memoria.

El momento también importa. Si la prueba de sondeo se hace justo después del entrenamiento, puede que solo capte la memoria reciente. Las pruebas de sondeo se parecen además un poco a los ensayos de extinción. Si se hacen demasiadas, el animal puede aprender que la plataforma ya no está.

Y la latencia por sí sola, como hemos visto, puede ocultar lo que el animal hace en realidad. Algunos animales aprenden a qué distancia de la pared está la plataforma y simplemente nadan en círculo a ese radio. Se vuelven más rápidos, pero no porque hayan aprendido un lugar. Detectarlo requiere analizar la trayectoria, no un cronómetro.

De vuelta a la piscina

Volvamos a esa piscina lechosa y a la rata que nada casi en línea recta hacia una plataforma que no ve. La belleza de la tarea es que la respuesta está fuera del agua, en los pósteres, las lámparas y las puertas de alrededor. El animal tiene que construir una imagen de la sala y situarse en ella. Cuarenta años después, esa exigencia tan sencilla sigue haciendo de la piscina una de las ventanas más claras que tenemos sobre cómo el cerebro cartografía el mundo.

El seguimiento por vídeo que convirtió esos nados en números tiene su propia larga historia. En hvsimage.com hay más sobre cómo funciona el análisis. Encontrarás los artículos que hemos mencionado, y una transcripción, en water-maze.com.