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Descubren los mecanismos neuronales de la memoria

Distintas secuencias de actividad neuronal consiguen guardar y recuperar recuerdos


Los científicos han observado por primera vez cómo el cerebro reproduce los recuerdos: crea patrones neuronales que se reproducen cada vez que evocamos algo. Una nueva pista para tratar la epilepsia.





Nuestro cerebro almacena los recuerdos en patrones de activación neuronal que se reproducen automáticamente fracciones de segundos antes de recordar.

Lo ha descubierto un grupo de investigadores tras registrar la actividad eléctrica de miles de células del cerebro de pacientes sometidos a pruebas de memoria, informa un comunicado.

A los pacientes se les pidió que aprendieran un par de palabras para luego evaluar el poder de captación de los recuerdos.

La idea de usar pares de palabras pretendía descubrir cómo se las arregla el cerebro para recordar una palabra que originalmente estaba asociada a otra.

Se trataba de saber si el cerebro crea recuerdos de las dos palabras, o si bien si es capaz de simplificar la tarea archivando las dos juntas y recordarlas por asociación gracias a patrones.

Lo que descubrieron los investigadores fue que, efectivamente, ante palabras relacionadas, el cerebro crea patrones de activación neuronal que se repiten fracciones de segundos antes de recordar una de esas palabras.

Pacientes con epilepsia

La siguiente cuestión que se plantearon los investigadores es si esos patrones de activación neuronal están implicados en los episodios de epilepsia.

La epilepsia es una enfermedad del sistema nervioso: altera la actividad eléctrica de la corteza cerebral y provoca convulsiones violentas y pérdida del conocimiento.

El estudio se desarrolló en el Centro Clínico NIH y fue parte de una serie de pruebas en pacientes con epilepsia que presentan resistencia a ciertos fármacos y cuyas convulsiones no se pueden controlar con medicamentos simples.

“La memoria juega un papel crucial en nuestras vidas. Al igual que las notas musicales quedan registradas como surcos en un disco, parece que nuestro cerebro almacena los recuerdos en patrones de activación neural que se pueden volver a reproducir una y otra vez”, asegura el autor principal del trabajo, Kareem Zaghloul, neurocirujano e investigador de la Instituto Nacional de NIH de Trastornos Neurológicos y Accidentes Cerebrovasculares (NINDS).

El equipo del Dr. Zaghloul  grabó las corrientes eléctricas de los pacientes epilépticos resistentes a los medicamentos para identificar el origen de las convulsiones.

Los pacientes de esta investigación tenían electrodos implantados quirúrgicamente que registraban la actividad cerebral para averiguar si se dan patrones de memoria que relacionan la alteración de la actividad eléctrica de la corteza con las convulsiones asociadas.

En paralelo, los médicos estudiaban la actividad neuronal de la memoria para entender cómo se almacenan los recuerdos de experiencias pasadas y dónde, lo que se llama “recuerdos episódicos” de la experiencia epiléptica.

El cuento de la torta y el zorro

Los pacientes se sentaron frente a una pantalla y se les pidió que aprendieran pares de palabras tales como “torta” y “zorro”.

La idea era analizar los patrones de activación de las neuronas individuales situados en el lóbulo temporal anterior, es decir, el centro de idiomas del cerebro.

Mediante esa dinámica, los investigadores descubrieron que los patrones de activación de las neuronas individuales estaban asociados con el aprendizaje de cada nuevo patrón de palabra.

Más tarde, cuando se mostró la palabra “torta”, a un paciente se le disparó un patrón muy similar que se le repitió unos milisegundos antes de que pudiera recordar correctamente la palabra emparejada “zorro.”

“Estos resultados sugieren que nuestros cerebros pueden utilizar distintas secuencias de la actividad neuronal para almacenar recuerdos y luego reproducirlos cuando recordamos experiencias pasadas,” expresó el Dr. Zaghloul.

Añade que  el estudio de cómo formamos y recuperamos recuerdos no sólo puede ayudar a entendernos a nosotros mismos, sino también saber qué circuitos neuronales pueden traducirse  en trastornos de la memoria como los que se producen en episodios de epilepsia. 

Patrones del recuerdo

En 1957, el caso del paciente HM proporcionó un gran avance en la investigación de la memoria. HM no recordaba nuevas experiencias después de que parte de su cerebro se había sometido quirúrgicamente para detener los ataques epilépticos.

Desde entonces, la investigación ha puesto de manifiesto la idea de que los recuerdos episódicos se almacenan en algún lugar y luego, mediante patrones de actividad neuronal, son activados por cosas tales como el olor o el sonido de una melodía. No obstante, nunca se sabía exactamente cómo sucedía.

Durante las últimas dos décadas, los estudios con roedores han sugerido que el cerebro puede almacenar recuerdos en secuencias únicas. Después de unirse el laboratorio del Dr. Zaghloul, Alex P. Vaz, un estudiante en la Universidad de Duke, Durham (Carolina del Norte), decidió probar esta idea en los seres humanos.

“Pensamos que si miramos cuidadosamente los datos que habíamos estado recogiendo en pacientes podríamos ser capaces de encontrar una relación entre los patrones de memoria y la descarga neuronal en el ser humano, justamente porque que es similar a la observada en los roedores”, concluyó Vaz.

Referencia

Replay of cortical spiking sequences during human memory retrieval. Alex P. Vaz et al. Science  06 Mar 2020: Vol. 367, Issue 6482, pp. 1131-1134. DOI: 10.1126/science.aba0672
 


Lunes, 9 de Marzo 2020
Redacción T21
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