Nuestros cerebros parecen recordar durante el sueño

Cuando está dormido o bajo anestesia, parte del cerebro humano se comporta como si estuviera recordando algo, informaron investigadores de la UCLA en la revista Neurociencia de la naturaleza.
Los autores dijeron que sus hallazgos van en contra de las teorías convencionales sobre cómo la memoria se consolida mientras dormimos.
El líder del equipo, Mayank R. Mehta, profesor de neurofísica en los departamentos de neurología, neurobiología, física y astronomía de la UCLA, y sus colegas midieron varias partes del cerebro que participan en la formación de memoria para la actividad neuronal: se midieron todas las regiones cerebrales múltiples para la actividad al mismo tiempo. Al hacer esto, pudieron descubrir qué región del cerebro estaba activando otras áreas, y cómo exactamente se estaba propagando esa activación.
Investigadores de la Universidad de Heidelberg en Alemania, y el Instituto Max Planck de Investigación Médica, y James McFarland de la Universidad de Brown, también participaron en este estudio.
El experimento con animales, que se realizó en ratones, se centró en tres regiones cerebrales conectadas:

• El neocortex (cerebro nuevo)
• El hipocampo (cerebro viejo)
• La corteza entorrinal: un área intermedia del cerebro que conecta las dos partes mencionadas anteriormente

Mehta explicó que los estudios previos habían apuntado hacia un diálogo que ocurre entre el cerebro nuevo y el viejo mientras las personas están dormidas, lo que se dice que es vital para la formación de la memoria. Sin embargo, nadie había intentado determinar cuál podría ser la contribución de la corteza entorrinal a este diálogo, que "resultó ser un cambio de juego".
Los científicos descubrieron que la corteza entorrinal mostraba "actividad persistente", que según los expertos media la memoria de trabajo mientras estamos despiertos, como puede ocurrir cuando nos enfocamos cuidadosamente para recordar cosas por un corto tiempo, como un número de teléfono o para seguir instrucciones acabamos de leer en un mapa.
Mehta dijo: "La gran sorpresa aquí es que este tipo de actividad persistente ocurre durante el sueño, casi todo el tiempo. Estos resultados son completamente novedosos y sorprendentes. De hecho, esta actividad persistente similar a la de la memoria de trabajo ocurrió en la corteza entorrinal incluso bajo anestesia."
Pasamos un tercio de nuestro tiempo durmiendo, explicó Mehta, por lo que sus hallazgos son importantes: la privación del sueño tiene un efecto perjudicial sobre la salud, incluido el aprendizaje y la memoria.
Estudios previos habían demostrado que el hipocampo y la neocorteza "hablan" entre nosotros mientras dormimos. Los expertos creen que este diálogo es un importante contribuyente a nuestra formación de recuerdos o consultas de memoria. Sin embargo, interpretar este diálogo entre las dos áreas del cerebro nunca se hizo.

El cerebro sigue siendo muy activo mientras dormimos? ¿Por qué?

Mehta explicó:

"Cuando te vas a dormir, puedes hacer que la habitación permanezca oscura y silenciosa, y aunque no hay información sensorial, el cerebro todavía está muy activo. Queríamos saber por qué estaba sucediendo esto y qué diferentes partes del cerebro se decían entre sí. "

Para este estudio, los investigadores lograron desarrollar un sistema de monitoreo altamente sensible que les ayudó a seguir la actividad neuronal en cada una de las tres áreas del cerebro al mismo tiempo, incluida la actividad de una neurona individual.
Su monitoreo era tan sensible que podían descifrar las comunicaciones precisas, incluso cuando las neuronas parecían relativamente tranquilas. Con la ayuda de un sofisticado análisis matemático, pudieron descifrar las complejas conversaciones.

Actividad espontáneamente persistente

La neocorteza gasta el 90% de nuestro tiempo de sueño en un patrón de onda lenta. La actividad fluctúa lentamente entre los estados activo e inactivo, aproximadamente una vez por segundo. Los investigadores se enfocaron en el área del cerebro que tiene muchas partes; la corteza entorrinal
La actividad neocortical se reflejó en la parte externa de la corteza entorrinal, pero la parte interna de la corteza entorrinal se comportó de manera diferente. Las neuronas permanecieron en su estado activo en la corteza entorrinal interna, incluso cuando la parte externa quedó en silencio, "como si las neuronas estuvieran recordando algo que la neocorteza había dicho recientemente". Los científicos llamaron a este fenómeno "actividad espontáneamente persistente". Además, esta actividad espontánea persistente hizo que las neuronas en el hipocampo se volvieran muy activas también.
Sin embargo, el hipocampo se volvió más silencioso cuando la neocorteza estaba activa. Los datos recopilados por los científicos les proporcionaron una clara interpretación de cómo se produjo el "diálogo" entre las diferentes partes del cerebro.
Mehta dijo:

"Durante el sueño, las tres partes del cerebro se comunican entre sí de una manera muy compleja. Las neuronas entorrinas mostraron actividad persistente, comportándose como si estuvieran recordando algo incluso bajo anestesia cuando los ratones no podían sentir, oler o escuchar nada. , esta actividad persistente a veces duró más de un minuto, una gran escala de tiempo en la actividad cerebral, que generalmente cambia en una escala de una milésima de segundo ".

La corteza entorrinal: el tercer jugador clave en este diálogo complejo

Las teorías han supuesto que el hipocampo habla y maneja la neocorteza; este estudio lo desafía. En cambio, indica que hay un tercer jugador clave en este diálogo complejo: la corteza entorrinal, y que la neocorteza impulsa la corteza entorrinal, que a su vez parece comportarse como si estuviese recordando algo. Esto, a su vez, parece conducir el hipocampo, mientras que otros patrones de actividad lo cierran.
Mehta comentó:

"Esta es una forma completamente nueva de pensar sobre la teoría de la consolidación de la memoria. Descubrimos que hay un nuevo jugador involucrado en este proceso y está teniendo un impacto enorme. Y lo que hace ese tercer jugador es impulsado por la neocorteza, no por el hipocampo.Esto sugiere que lo que está sucediendo durante el sueño no está sucediendo de la manera que pensamos que era. Hay más jugadores involucrados, por lo que el diálogo es mucho más complejo y la dirección de la comunicación es lo contrario de lo que se pensaba ".

Mehta cree que este proceso, que ocurre mientras dormimos, es una forma de deshacerse de la basura: eliminar los recuerdos desordenados e inútiles y borrar los datos irrelevantes que se procesaron y recopilaron durante el día.
Este proceso de "decluttering" hace que los recuerdos relevantes e importantes se vuelvan más prominentes y de más fácil acceso. La enfermedad de Alzheimer comienza en la corteza entorrinal. Los pacientes de Alzheimer tienen problemas de sueño. Mehta y su equipo creen que sus hallazgos pueden tener implicaciones en esa área.
Mehta y sus colegas planean continuar con esta investigación e intentar descubrir qué mecanismos hay detrás de las actividades cerebrales que descubrieron, y determinar si tales actividades pueden afectar el desempeño conductual posterior.
Los autores escribieron:

"Estos resultados proporcionan la primera evidencia directa de actividad persistente en las neuronas de la corteza cortical entorrinal medial in vivo y revelan su contribución a las interacciones córtico-hipocampales, que podrían estar involucradas en la memoria de trabajo y el aprendizaje de secuencias conductuales largas durante el comportamiento y la consolidación de memoria durante dormir."

Escrito por Christian Nordqvist