Oscilaciones en el hipocampo: interacciones neurales durante sueño no-REM y periodos de silencio (crédito: MPI for Biological Cybernetics)

Oscilaciones en el hipocampo: interacciones neurales durante sueño no-REM y periodos de silencio (crédito: MPI for Biological Cybernetics)

¿Cómo, de qué manera exactamente, se actualiza la memoria de largo plazo? (o se “escribe”, en lenguaje de computación).

Una hipótesis es que, al tiempo que dormimos profundamente sin soñar, el hipocampo envía mensajes a la corteza y cambia su plasticidad, transfiriendo el conocimiento recientemente adquirido (memoria de corto plazo) hacia la memoria de larga duración.

Muchos estudios invasivos en primates y estudios clínicos en pacientes humanos han demostrado que el hipocampo, una de las estructuras más antiguas y más primitivas del cerebro, es mayoritariamente responsable de la retención de largo plazo de información relacionada con lugares, eventos y otros contextos, es decir, responsable de la “memoria declarativa“.

Sin hipocampo, una persona podría aprender tareas manuales en un período de días, digamos, aprender a tocar un instrumento simple -sin embargo, tal habilidad se adquiere como si no existiera ninguna práctica anterior.

La consolidación de la memoria declarativa se cree que ocurre en los dos pasos subsecuentes:

1. En la fase de codificación, el hipocampo une rápidamente (codifica) representaciones neocorticales en trazos de memoria local.

2. Durante los períodos subsecuentes “fuera de línea”, de calma o sueño, la memoria local es reactivada tanto en el hipocampo como en la corteza para fortalecer las conexiones córtico-corticales subyacentes en las representaciones aprendidas.

¿Cuál es la base neural del diálogo hipocampo-cortical y cómo el hipocampo se comunica con el resto del cerebro?

Para responder estas preguntas, científicos del Instituto Max Plack para Cibernética Biológica, encabezados por Nikos Logothetis, desarrollaron un método “escáner de resonancia magnética funcional activado por eventos neurales” (NET-fMRI). Este método utiliza múltiples contactos de electrodos con escáner de resonancia magnética funcional (fMRI) en el cerebro completo para trazar las redes de las neuronas que se activan por eventos neurales de estructura específica (locales).

La idea era conocer exactamente qué áreas del cerebro, de manera consistente, aumentaban o disminuían su actividad en relación con cierto tipo de oscilaciones rápidas del hipocampo conocidas como “ondas” que se dan principalmente durante el sueño profundo no-REM y puede medirse utilizando métodos electrofisiológicos.

Por medio del uso de grabaciones intracraniales de potencial de campo neural en monos anestesiados y despiertos, los científicos lograron hallar la respuesta: los períodos cortos de ondas de alta frecuenta recurrentes e irregulares (que ocurren en sueño profundo y en calma) están asociadas con activaciones corticales reproducibles que ocurren al mismo tiempo que se suprime extensamente la actividad de otras estructuras del cerebro. La actividad de estas estructuras son las que, en principio, interfieren con el diálogo hipocampo-cortical.

Durante la consolidación off-line de la memoria, la actividad sinergética tálamo-cortical puede orquestar una interacción privilegiada entre el hipocampo y la corteza debido al silenciamiento de los centros subcorticales involucrados en procesamiento sensorial o potencialmente mediar en el proceso de aprendizaje.

Es decir, las ondas ocasionan canales claros de comunicación para evitar interferencia con las grabaciones de la memoria cortical (Una analogía sería un cable cubierto de protector para evitar interferencia proveniente de otras señales).

Los científicos descubrieron que la supresión de la actividad en el tálamo, por ejemplo, reduce las señales relacionadas con procesamiento sensorial, mientras que la supresión de los ganglios basales y la corteza cerebelosa reduce señales relacionadas con otros sistemas de memoria, tales como el apoyo a procedimientos de aprendizaje (por ejemplo, aprender a manejar una bicicleta).
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