El papel del sueño profundo en el aprendizaje visual al descubierto

Investigadores de la Universidad de Michigan han llevado a cabo un estudio en ratones para investigar cómo el sueño profundo influye en el aprendizaje visual. La actividad cerebral durante esta fase del sueño es crucial para consolidar la nueva información visual, encontraron.
Un nuevo estudio analiza el mecanismo detrás de la neuroplasticidad dependiente del sueño en el proceso de asimilación de nueva información visual.

Una parte importante de cómo nos relacionamos con el mundo es el aprendizaje perceptivo, que se refiere a nuestra capacidad de "dar sentido" a varios estímulos visuales, auditivos o relacionados con el gusto, el olfato y el tacto a través de la exposición repetida a ellos.

El aprendizaje perceptual mejora la forma en que nos relacionamos con los estímulos, ayudándonos a eliminar los ambiguos. La investigación ya ha demostrado que para consolidar el aprendizaje perceptivo, la inmersión en movimientos oculares lentos o no rápidos (NREM), se requiere dormir.

Un estudio previo concluyó que "la consolidación de la memoria perceptiva requiere una entrada córtico-cortical descendente durante el sueño NREM", lo que significa que la ruta de información transmitida de un área cortical a otra es crucial para asimilar por completo el aprendizaje perceptivo durante el día.

Ahora, una nueva investigación de la Universidad de Michigan en Ann Arbor está observando cómo las nuevas experiencias visuales se consolidan como recuerdos durante el sueño de onda lenta NREM.

Liderados por la investigadora principal Dra. Sara Aton, los científicos utilizaron modelos de ratón para comprender el mecanismo neuronal que subyace a este proceso de consolidación. Sus hallazgos fueron publicados en procedimientos de la Academia Nacional de Ciencias.

El sueño profundo consolida el aprendizaje visual

El Dr. Aton explica que los nuevos estímulos visuales se transmiten a través de la retina a una región del cerebro llamada tálamo, que luego transmite esa información a la corteza cerebral, que se sabe que desempeña un papel en la formación de la memoria.

Durante la vigilia, las neuronas que comunican esa información visual entre el tálamo y la corteza cerebral aseguran un flujo constante de impulsos eléctricos. Durante el sueño profundo NREM, por otro lado, las neuronas "estallaron", lo que significa que se registraron picos de actividad.

El Dr. Aton explica que después de estallar, las neuronas se detienen de forma rítmica y luego en un patrón sincronizado. El equipo también notó que la corteza dispara información al tálamo, por lo que la información se alimenta de ida y vuelta de forma circular.

El papel del sueño en la consolidación de la memoria sin eliminarAprenda más sobre cómo el sueño consolida nuestros recuerdos.Lee ahora

En un estudio previo realizado por el Dr. Aton y su equipo, experimentaron con el impacto del sueño en el mecanismo del cerebro detrás del procesamiento y la consolidación de nueva información visual.

Trabajando con ratones, expusieron a los animales a nuevos estímulos visuales y luego les permitieron dormir. Después del sueño, los científicos observaron que las neuronas en la corteza cerebral se volvieron más activas cuando se las exponía a los mismos estímulos visuales.

Al mismo tiempo, si los roedores experimentaban falta de sueño, las neuronas corticales no podían formar nuevas conexiones y consolidar la nueva información.

Pero en el nuevo estudio, la Dra. Aton explica que ella y su equipo estaban interesados ??en descubrir qué pasaría si realizaran un experimento inverso. Ella explica: "Nos preguntamos qué pasaría si interrumpiéramos ese patrón de actividad [cerebral] sin despertar a estos animales".

Mecanismo de plasticidad dependiente del sueño

En el estudio reciente, los investigadores inhibieron las neuronas de la corteza visual, es decir, la parte de la corteza cerebral directamente implicada en el procesamiento de estímulos visuales, para interrumpir el patrón de retroalimentación entre el tálamo y la corteza.

Esto se hizo porque los ratones estaban dormidos naturalmente o estaban naturalmente despiertos. Cuando estaba dormido, la interrupción no despertó a los animales.

Pero durante el sueño de onda lenta NREM, distorsionó el ritmo normal de comunicación entre la corteza visual y el tálamo. Esto significa que la neuroplasticidad, o la capacidad de formar nuevas conexiones neuronales para acomodar y consolidar información novedosa, se ve afectada en la corteza y, por lo tanto, los ratones no pueden cementar el aprendizaje visual.

"El gran hallazgo en nuestro estudio", dice el Dr. Aton, "es que si interrumpes la comunicación desde la corteza hasta el tálamo durante el sueño de onda lenta, interrumpirá por completo ese ritmo de onda lenta y la plasticidad en la corteza visual. "

Al mismo tiempo, los investigadores notaron que alterar el ciclo de retroalimentación de la corteza del tálamo durante un estado de vigilia o durante otros estados de sueño, como en el sueño de movimiento ocular rápido, no tuvo impacto en la plasticidad de la corteza visual.

"Pero si interrumpes estos patrones oscilatorios durante el sueño de onda lenta, verás un déficit. Lo que estamos pensando es que necesitas que ocurran estas grandes olas de actividad para tener ese beneficio del sueño [en la consolidación de la memoria visual]".

Dra. Sara Aton

Para investigar la importancia de las "grandes olas de actividad", los patrones neuronales de "estallido y pausa" durante el sueño de onda lenta, la autora principal del estudio, Jaclyn Durkin, estudiante de doctorado en el laboratorio del Dr. Aton, monitoreó la actividad neuronal en los ratones corteza visual y núcleo geniculado lateral, que es una parte del tálamo específicamente involucrada en la transmisión de información visual.

Durkin monitoreó la actividad neuronal en estas dos regiones clave cuando expuso a los animales a una serie de estímulos visuales. "En estos ratones", explica Durkin, "durante la experiencia visual, vimos cambios inmediatos en las neuronas del tálamo, pero no ocurre nada en la corteza visual".

Ella agrega: "Estas ondas durante el sueño posterior aparentemente pueden transferir información del tálamo a la corteza cerebral, y esa información refleja lo que ese animal acaba de observar".

El próximo paso desde aquí, dicen los investigadores, será explorar qué tipo de información puede transmitirse a la corteza por el tálamo a través de este mecanismo.

Otra área importante para la investigación será ver cómo la percepción visual y la memoria se ven afectadas por la plasticidad dependiente del sueño.