¿Cómo es el mecanismo cerebral para construir los nuevos recuerdos?

El cerebro es el órgano responsable de dos habilidades fundamentales: pensar y actuar. Las dos requieren, para su puesta en marcha, de la capacidad de aprender (almacenar) y recordar (recuperar) la información adquirida. El gran avance de las neurociencias en los últimos años ha permitido conocer algunos de los mecanismos que trabajan cuando estas habilidades se ponen en marcha, prestando especial atención a aquellas zonas que trabajan cuando generamos nuevos recuerdos.

Los recuerdos dependen de nuestras neuronas

Los resultados del estudio de Mark Morrissey mostraron que las neuronas de la memoria se localizan en tres áreas cerebrales: en el hipocampo, en la corteza prefrontal y la en la amígdala, esta última implicada en los recuerdos asociados a emociones. En definitiva, estos resultados tiran por tierra muchas teorías anteriores sobre la consolidación de los recuerdos. En ella se establecía que los recuerdos a corto y a largo plazo no se formaban de forma simultánea en el hipocampo y en la corteza prefrontal, sino que se generaban en el hipocampo para, posteriormente, ser transferidos a la corteza cerebral.

Las neuronas en la práctica funcionan en base a la comunicación, ya que el cerebro utiliza pocas células cerebrales para recordar algo que ha visto. Esto contradice lo que se pensaba hasta ahora: el cerebro usa una enorme red de neuronas para almacenar recuerdos. La investigación sugiere que las neuronas actúan como células pensantes, capaces de especializarse en determinados recuerdos previamente seleccionados por el cerebro.

Este descubrimiento podría servir para devolver “artificialmente” la memoria a personas que han sufrido daños cerebrales o que estén afectadas por enfermedades como el Alzheimer. Al mismo tiempo, los resultados sugieren la existencia de un código cerebral que juega un papel importante en el conocimiento de la percepción visual y en los procedimientos cerebrales para elaborar memoria abstracta.

Fuera del ámbito de la neurología, este descubrimiento contribuirá sin duda al desarrollo de la inteligencia artificial y de las redes neuronales, mejorando la arquitectura de muchos dispositivos tecnológicos de uso cotidiano y que utilizamos para guardar y procesar información.

NUEVO ESTUDIO

Según un estudio publicado en la revista 'Cell Reports' , la repetición neuronal durante el descanso de la vigilia, puede contribuir a la consolidación de la memoria de las secuencias de acción en los seres humanos.

Los resultados de las imágenes cerebrales revelaron la reactivación rápida y repetida de una red neuronal que representaba una secuencia de comportamiento que las personas estaban aprendiendo -aproximadamente 20 veces la velocidad de la nueva memoria-, especialmente mientras tomaban descansos de la práctica.

"Se trata de la primera demostración de la repetición neuronal en estado de vigilia de una habilidad recién aprendida, provocada por la práctica en seres humanos --afirma el autor principal del estudio, Leonardo G. Cohen, del Instituto Nacional de Trastornos Neurológicos y Accidentes Cerebrovasculares (NINDS), que forma parte de los Institutos Nacionales de Salud de Estados Unidos--. Este estudio también es el primero en demostrar que la repetición en vigilia predice la rápida consolidación de la habilidad, que es responsable del aprendizaje temprano.

Cuando se aprende una nueva habilidad, la consolidación de la memoria y el rendimiento mejoran cuando se intercalan frecuentes periodos de descanso con bloques de práctica. Este fenómeno, conocido como efecto de espaciamiento, se ha demostrado en diversas tareas.

La consolidación en estado de vigilia se produce a lo largo de segundos o minutos y es aproximadamente cuatro veces mayor en magnitud que la consolidación nocturna estudiada clásicamente que requiere sueño.

Un posible mecanismo es la repetición neural: la reactivación temporalmente comprimida de los patrones de actividad neural que representan secuencias de comportamiento durante el descanso.

"Es posible que la repetición durante la vigilia, a través de la recapitulación, fuera de línea de la práctica anterior y promueva la consolidación de la habilidad durante la vigilia. Una cuestión que no se ha investigado en humanos o en modelos animales", dice el primer autor Ethan R. Buch, del NINDS.

Los investigadores, para comprobar esta idea, utilizaron una técnica de imagen cerebral denominada magnetoencefalografía (MEG), donde treinta sujetos escribieron repetidamente '41324' en un teclado con la mayor rapidez y precisión posible durante 36 ensayos de 10 segundos intercalados entre periodos de descanso de 10 segundos. Los datos de la MEG mostraron que la repetición neural de la secuencia de la pulsación de teclas se produjo durante los períodos de descanso de la vigilia.

La repetición neural duró sólo 50 milisegundos, 20 veces más rápido que el comportamiento real. Estos eventos de repetición fueron aproximadamente tres veces más frecuentes durante los períodos de descanso entre las sesiones de práctica, en comparación con los períodos de descanso previos o posteriores al entrenamiento.

Además, la frecuencia de las repeticiones fue mayor durante los primeros 11 ensayos, cuando los sujetos aprendían más rápido, en comparación con los últimos 11 ensayos. Asimismo, una mayor consolidación de la habilidad se asoció con una mayor frecuencia de repeticiones durante los intervalos de descanso entre los períodos de práctica.

Las repeticiones neuronales utilizaron una red cerebral que incluía regiones del hipocampo, sensoriomotoras y entorrinales. "La fuerte implicación de la actividad hipocampal y medio-temporal en la repetición de una memoria motora procedimental fue sorprendente, dado que este tipo de memoria se considera a menudo que no requiere contribuciones del hipocampo", dice Buch.

"Un proceso relevante para mejorar el rendimiento posterior y la consolidación de la habilidad en vigilia", añade.

En el futuro, los investigadores planean utilizar la estimulación cerebral no invasiva para comprobar si la repetición en vigilia desempeña un papel causal en el aprendizaje temprano de habilidades y para determinar si la consolidación rápida apoya otros tipos de memoria.

"Al final, comprender las características de la repetición de la vigilia que son importantes para el aprendizaje de habilidades podría conducir a la optimización de los programas terapéuticos o a la identificación de mejores estrategias de estimulación cerebral destinadas a mejorar los resultados de la rehabilitación tras lesiones cerebrales como el ictus", afirma Cohen.