El cerebro no descansa para formar los recuerdos estratégicos

Las ondas delta emitidas durante nuestro sueño no son períodos de silencio generalizado durante el cual descansa el cerebro, como se ha descrito durante muchas décadas en la literatura científica.

Una nueva investigación ha descubierto que, en realidad, las ondas delta características del sueño profundo, permiten aislar en el hipocampo y en la corteza conjuntos de neuronas que juegan un papel esencial en la formación de recuerdos estratégicos a largo plazo.

Los resultados de esta investigación, realizada en el Centro Interdisciplinar de la Investigación en Biología de Francia (CNRS/Collège de France/Inserm), se publican en la revista Science.

Durante el sueño, el hipocampo, implicado en la formación de nuevos recuerdos, se reactiva espontáneamente y genera una actividad similar a la de la vigilia. Luego transmite los recuerdos a la corteza, que procede a guardarlos en la memoria.

Sin embargo, cuando alcanzamos el sueño profundo, este proceso de formación y almacenamiento de nuevos recuerdos se interrumpe.

Se abre entonces un espacio de silencio llamado “onda delta” en el que aparentemente no pasa nada. A continuación se desencadena una actividad neuronal rítmica en la corteza, llamada “huso del sueño”, que sirve para almacenar los recuerdos.

Las ondas delta solo se producen en los estados más profundos del sueño y son las responsables del buen descanso. En esa fase de nuestro sueño, que representa el 20% del tiempo que dedicamos a dormir, ni siquiera se sueña.

Hasta ahora se pensaba que el silencio cerebral era absoluto en esa fase de descanso profundo, pero la nueva investigación ha comprobado que realmente no es así.

Incógnita despejada

Los científicos lo descubrieron examinando lo que ocurre en el cerebro cuando se produce la pausa delta.

Observaron que, en ese momento, los circuitos neuronales del hipocampo, lejos de descansar, aprovechan la pausa para reorganizarse y formar recuerdos estables.

La reorganización consiste en que determinadas neuronas se agrupan formando ensamblajes, pequeños conjuntos neuronales coactivos, que codifican la información sobre los recuerdos.

Los científicos sospechan que las pocas neuronas que se activan en el hipocampo mientras todas las demás están en silencio, pueden realizar cálculos importantes lejos de posibles perturbaciones.

Los investigadores descubrieron además que las reactivaciones espontáneas de las neuronas del hipocampo determinan qué neuronas de la corteza permanecen activas durante las ondas delta y, por lo tanto, reciben la transmisión de información entre las dos estructuras cerebrales mientras dura la pausa delta (huso del sueño).

Falsa parada

Eso significa que, en realidad, la pausa delta no es una parada o descanso de la actividad neuronal.

Otro dato obtenido en esta investigación es que el pequeño grupo de neuronas del hipocampo que permanecen activas y ensambladas durante la pausa delta, no son seleccionadas al azar.

Solo permanecen activas las neuronas que han sido más solicitadas durante el aprendizaje de una tarea de memoria espacial durante el día.

Es decir, para consolidar recuerdos con mayor eficiencia, el cerebro detiene el proceso de la formación de recuerdos unos instantes durante el sueño. Pero no totalmente.

En realidad aprovecha el silencio de la pausa delta para que unas neuronas específicas del hipocampo, implicadas en la memoria espacial (clave para la orientación), procesen con mayor precisión la información del entorno y trasladen esa información a las neuronas de la corteza cerebral, encargadas de almacenarlas en la memoria. Estas neuronas, a su vez, proceden con mayor eficiencia porque no hay más recuerdos que guardar durante la pausa delta.

Ondas delta artificiales

Los científicos pudieron comprobarlo experimentalmente en ratas de laboratorio: les indujeron ondas deltas artificiales para aislar de la observación solo las neuronas asociadas con las activaciones del hipocampo, descartando las demás.

Y observaron que cuando a las ratas se les aíslan las neuronas correctas gracias a la mediación de las ondas delta artificiales, pueden estabilizar sus recuerdos a largo plazo y superar la prueba de memoria al día siguiente.

Todos estos elementos sugieren que estos procesos están involucrados en la consolidación de la memoria, señalan los investigadores. Y añaden que estos resultados conducen a una revisión profunda de nuestra comprensión de la corteza y del sueño profundo.

Según la visión que se desprende de esta investigación, las ondas delta serían un medio de aislar conjuntos de neuronas específicas para transmitir información crucial entre períodos de reestructuración del hipocampo-cortical y del circuito cortical. El cerebro forma así los recuerdos estratégicos. Otra proeza de la naturaleza.

Referencia

Isolated cortical computations during delta waves support memory consolidation. Ralitsa Todorova, Michaël Zugaro. Science  18 Oct 2019: Vol. 366, Issue 6463, pp. 377-381. DOI: 10.1126/science.aay0616