Los neurocientíficos revelan cómo el cerebro decide qué recordar

Los neurocientíficos han determinado que algunas experiencias cotidianas se convierten en recuerdos permanentes durante el sueño mediante un proceso facilitado por el cerebro. Un estudio reciente dirigido por la Facultad de Medicina Grossman de la Universidad de Nueva York identificó un «aumento de energía» en el hipocampo como el principal mecanismo que selecciona qué recuerdos retener de forma permanente. Estas ondas ocurren durante momentos de inactividad y desempeñan un papel crucial a la hora de determinar qué experiencias, seguidas de cerca por múltiples ondas, se consolidan en recuerdos a largo plazo durante el sueño.

Investigaciones recientes identifican «ondas agudas» en el hipocampo como un mecanismo cerebral que determina qué experiencias diarias se convierten en recuerdos permanentes, con ondas significativas durante los momentos inactivos que conducen a la consolidación de la memoria durante el sueño.

Los neurocientíficos han descubierto en las últimas décadas que el cerebro convierte algunas de las experiencias diarias en recuerdos duraderos durante el sueño esa misma noche. Un estudio reciente introduce un mecanismo que decide qué recuerdos son lo suficientemente importantes como para conservarse en el cerebro hasta que el sueño los solidifique de forma permanente.

Dirigido por investigadores de la Facultad de Medicina Grossman de la Universidad de Nueva York, el estudio gira en torno a células cerebrales llamadas neuronas que «disparan» -o provocan cambios en el equilibrio de sus cargas positivas y negativas- para transmitir señales eléctricas que codifican recuerdos. Grandes grupos de neuronas en una región del cerebro llamada hipocampo se activan juntas en ciclos rítmicos, creando secuencias de señales con una diferencia de milisegundos entre sí que pueden codificar información compleja.

Llamadas «ondas agudas», estos «gritos» al resto del cerebro representan la activación casi simultánea del 15 por ciento de las neuronas del hipocampo, y reciben su nombre por la forma que adoptan cuando su actividad es capturada por electrodos y registrada en un grafico.

Si bien estudios anteriores han relacionado las ondas con la formación de recuerdos durante el sueño, el nuevo estudio, publicado recientemente en la revista Ciencia, descubrieron que los eventos diurnos seguidos inmediatamente por de cinco a 20 ondas cortantes se repiten durante el sueño y, por lo tanto, se consolidan en recuerdos permanentes. Los acontecimientos seguidos por pocas o ninguna oleada fuerte no lograron formar recuerdos duraderos.

«Nuestro estudio encuentra que las ondas agudas son el mecanismo fisiológico utilizado por el cerebro para ‘decidir’ qué conservar y qué descartar», afirmó el autor principal del estudio György Buzsáki, MD, PhD, profesor Biggs de Neurociencia en el Departamento de Neurociencia y Fisiología en NYU Langone Health.

Caminar y hacer una pausa

El nuevo estudio se basa en un modelo conocido: los mamíferos, incluidos los humanos, experimentan el mundo durante unos momentos, luego se detienen, luego experimentan un poco más y luego se detienen nuevamente. Después de prestar atención a algo, dicen los autores del estudio, el cálculo del cerebro a menudo cambia a un modo de reevaluación «inactivo». Estas pausas momentáneas ocurren durante el día, pero los períodos más largos de inactividad ocurren durante el sueño.

Buzsaki y sus colegas habían establecido previamente que no se producen ondas fuertes cuando exploramos activamente la información sensorial o caminamos, sino sólo durante las pausas inactivas antes o después. El estudio actual encontró que las ondas agudas representan el mecanismo de etiquetado natural durante tales pausas después de las experiencias de despertar, con los patrones neuronales etiquetados reactivados durante el sueño posterior a la tarea.

Es importante destacar que se sabe que las ondas agudas se producen mediante la activación de «células de lugar» del hipocampo en un orden específico que codifica cada habitación a la que ingresamos y cada brazo de un laberinto al que ingresamos desde un ratón. Para recordar los recuerdos, esas mismas células se activan a alta velocidad, mientras estamos sentados, «reproduciendo el evento grabado miles de veces cada noche». El proceso fortalece las conexiones entre las células involucradas.

Para el estudio actual, se rastrearon recorridos sucesivos del laberinto por parte de los ratones del estudio utilizando electrodos de poblaciones de células del hipocampo que cambiaban constantemente con el tiempo a pesar de que registraron experiencias muy similares. Esto reveló por primera vez los recorridos del laberinto durante los cuales se producían ondas durante las pausas de vigilia y luego regresaban durante el sueño.

Las ondas agudas se registraban típicamente cuando un ratón se detenía para disfrutar de un bocadillo azucarado después de cada recorrido por el laberinto. Los autores dicen que consumir la recompensa preparó al cerebro para cambiar de un patrón exploratorio a un patrón inactivo, de modo que pudieran ocurrir ondas fuertes.

Utilizando sondas de silicio bilaterales, el equipo de investigación pudo registrar hasta 500 neuronas simultáneamente en el hipocampo de los animales durante el recorrido por el laberinto. Esto, a su vez, creó un desafío porque los datos se vuelven demasiado complejos cuanto más neuronas se registran de forma independiente. Para obtener una comprensión intuitiva de los datos, visualizar la actividad neuronal y formular una hipótesis, el equipo redujo con éxito el número de dimensiones de los datos, de alguna manera, como convertir una imagen tridimensional en una plana, y sin perder integridad de los datos. .

«Trabajamos para eliminar el mundo externo de la ecuación y observamos los mecanismos mediante los cuales el cerebro de los mamíferos marca de manera innata y subconsciente algunos recuerdos para que se vuelvan permanentes», dijo el primer autor Wannan (Winnie) Yang, PhD, estudiante de posgrado en Buzsáki. laboratorio. «Por qué evolucionó tal sistema sigue siendo un misterio, pero investigaciones futuras pueden revelar dispositivos o terapias que puedan ajustar las fuertes ondas de las ondas para mejorar la memoria, o incluso reducir el recuerdo de eventos traumáticos».

Referencia: «Selección de experiencia para la memoria mediante oscilaciones de ondas fuertes del hipocampo» por Wannan Yang, Chen Sun, Roman Huszár, Thomas Hainmueller, Kirill Kiselev y György Buzsáki, 28 de marzo de 2024, Ciencia.
DOI: 10.1126/ciencia.adk8261