Imagen posterior: patrones neuronales espontáneos (en estado cerebral de reposo) antes de una sesión de entrenamiento. Imagen anterior: patrones de actividad neuronal un día después de la sesión de entrenamiento, lo que demuestra la existencia de una traza a largo plazo derivada de dicho entrenamiento. Fuente: Instituto Weizzman.
Gracias a las tecnologías más avanzadas, los neurocientíficos han podido analizar la actividad neuronal vinculada a diversos aspectos del ser humano. ¿Podría conocerse, además, la huella que dejan las experiencias pasadas en nuestro cerebro?
De ser así, podría determinarse lo que hace que cada uno de nosotros un individuo único, así como diagnosticar de manera objetiva una amplia gama de enfermedades neuropsicológicas.
Esta posibilidad parece que no está tan lejos: una nueva investigación llevada a cabo en el Instituto Weizmann de Israel ha demostrado que las ondas que, espontáneamente, emergen de la actividad neuronal del cerebro llevan la huella de eventos que hemos experimentado en el pasado, al menos 24 horas antes.
Lectura de patrones
Según publica dicho Instituto en un comunicado, el presente estudio se basó en resultados de investigaciones previas realizadas en el laboratorio de Rafi Malach, profesor del Departamento de Neurobiología del Weizmann. Los resultados de éstas demostraron que nuestro cerebro nunca descansa, aunque nos encontremos en reposo.
En esos momentos, la actividad corriente de las células nerviosas vinculadas a la información entrante es sustituida por unos patrones de actividad neuronal ultralenta altamente organizados (son complejos, periódicos y simétricos) y reproducibles; y que se desplazan a través de la corteza cerebral.
Al observar dichos patrones, los científicos pensaron que, quizá, éstos tuvieran algún significado, y se dispusieron a desentrañarlo. Además, se les ocurrió que los patrones de actividad neuronal tal vez constituyeran auténticos “archivos” de experiencias vividas.
De ser así, podría determinarse lo que hace que cada uno de nosotros un individuo único, así como diagnosticar de manera objetiva una amplia gama de enfermedades neuropsicológicas.
Esta posibilidad parece que no está tan lejos: una nueva investigación llevada a cabo en el Instituto Weizmann de Israel ha demostrado que las ondas que, espontáneamente, emergen de la actividad neuronal del cerebro llevan la huella de eventos que hemos experimentado en el pasado, al menos 24 horas antes.
Lectura de patrones
Según publica dicho Instituto en un comunicado, el presente estudio se basó en resultados de investigaciones previas realizadas en el laboratorio de Rafi Malach, profesor del Departamento de Neurobiología del Weizmann. Los resultados de éstas demostraron que nuestro cerebro nunca descansa, aunque nos encontremos en reposo.
En esos momentos, la actividad corriente de las células nerviosas vinculadas a la información entrante es sustituida por unos patrones de actividad neuronal ultralenta altamente organizados (son complejos, periódicos y simétricos) y reproducibles; y que se desplazan a través de la corteza cerebral.
Al observar dichos patrones, los científicos pensaron que, quizá, éstos tuvieran algún significado, y se dispusieron a desentrañarlo. Además, se les ocurrió que los patrones de actividad neuronal tal vez constituyeran auténticos “archivos” de experiencias vividas.
Espontaneidad condicionada por el pasado
En general, a medida que acumulamos nuevas experiencias, la activación de las redes neuronales de nuestro cerebro provoca cambios a largo plazo en la relación entre las neuronas, merced a la llamada “plasticidad neuronal”.
Gracias a estas conexiones nuevas, podemos por ejemplo generar "expectativas" que anticipan el resultado de tareas o situaciones que ya conocemos.
Los investigadores plantearon la hipótesis de que esas nuevas relaciones interneuronales –provocadas por nuevas experiencias- podrían dejar un reflejo en los patrones neuronales surgidos espontáneamente en el cerebro, en estado de reposo.
Para probar su idea, realizaron un experimento en el que se pidió a voluntarios que realizaran un ejercicio de entrenamiento neuronal (basado en retroalimentación acústica), que activó fuertemente una red bien definida de células nerviosas de los lóbulos frontales, un área de la corteza cerebral vinculada a la función ejecutiva, a la conducta y a la motivación.
Para comprobar si las nuevas conexiones, establecidas entre neuronas en el cerebro durante el entrenamiento, habían dejado su huella en los patrones formados por las ondas cerebrales en condiciones de reposo, los investigadores analizaron la actividad neuronal de todos los voluntarios con la tecnología de exploración de resonancia magnética funcional (fMRI). Estas mediciones se hicieron antes del entrenamiento, inmediatamente después, y 24 horas más tarde.
Sus hallazgos, publicados por Journal of Neuroscience, demostraron que la activación neuronal en las áreas específicas de la corteza estimuladas, efectivamente, había remodelado los patrones de las ondas cerebrales del estado de “reposo”.
Estos nuevos patrones, además, no sólo se habían conservado hasta el día siguiente, sino que se habían fortalecido de manera considerable en ese periodo de tiempo: las imágenes de fMRI mostraron que el vínculo de las áreas del cerebro activadas en conjunción durante el entrenamiento se había incrementado a las 24 horas.
Por el contrario, aquellas áreas que fueron “desactivadas” por el entrenamiento mostraron una conectividad funcional debilitada tras ese mismo periodo.
Posibles aplicaciones
La investigación sugiere algunas posibilidades futuras de exploración del cerebro. Por ejemplo, los patrones cerebrales que emergen de forma espontánea podrían ser utilizados como "herramienta de mapeo", para desenterrar eventos cognitivos del pasado reciente de un individuo.
O, en una escala más amplia, estos patrones de actividad, únicos de cada persona, podrían eventualmente revelar tipos de perfiles personales, y poner de relieve las capacidades de cada individuo, sus limitaciones, sus prejuicios, sus habilidades de aprendizaje, etc .
Esto resultaría importante si se tiene en cuenta que, como explica Malach, hasta la fecha “se ha ido descubriendo cada vez más sobre los principios comunes de la actividad cerebral, pero no hemos sido capaces de dar cuenta de las diferencias entre las personas “.
"En un futuro, estos patrones cerebrales espontáneos podrían resultar claves para la obtención de perfiles individuales objetivos", que resultarían especialmente útiles para el diagnóstico o el aprendizaje de patologías del cerebro asociadas con una amplia gama de discapacidades cognitivas, por ejemplo.
En general, a medida que acumulamos nuevas experiencias, la activación de las redes neuronales de nuestro cerebro provoca cambios a largo plazo en la relación entre las neuronas, merced a la llamada “plasticidad neuronal”.
Gracias a estas conexiones nuevas, podemos por ejemplo generar "expectativas" que anticipan el resultado de tareas o situaciones que ya conocemos.
Los investigadores plantearon la hipótesis de que esas nuevas relaciones interneuronales –provocadas por nuevas experiencias- podrían dejar un reflejo en los patrones neuronales surgidos espontáneamente en el cerebro, en estado de reposo.
Para probar su idea, realizaron un experimento en el que se pidió a voluntarios que realizaran un ejercicio de entrenamiento neuronal (basado en retroalimentación acústica), que activó fuertemente una red bien definida de células nerviosas de los lóbulos frontales, un área de la corteza cerebral vinculada a la función ejecutiva, a la conducta y a la motivación.
Para comprobar si las nuevas conexiones, establecidas entre neuronas en el cerebro durante el entrenamiento, habían dejado su huella en los patrones formados por las ondas cerebrales en condiciones de reposo, los investigadores analizaron la actividad neuronal de todos los voluntarios con la tecnología de exploración de resonancia magnética funcional (fMRI). Estas mediciones se hicieron antes del entrenamiento, inmediatamente después, y 24 horas más tarde.
Sus hallazgos, publicados por Journal of Neuroscience, demostraron que la activación neuronal en las áreas específicas de la corteza estimuladas, efectivamente, había remodelado los patrones de las ondas cerebrales del estado de “reposo”.
Estos nuevos patrones, además, no sólo se habían conservado hasta el día siguiente, sino que se habían fortalecido de manera considerable en ese periodo de tiempo: las imágenes de fMRI mostraron que el vínculo de las áreas del cerebro activadas en conjunción durante el entrenamiento se había incrementado a las 24 horas.
Por el contrario, aquellas áreas que fueron “desactivadas” por el entrenamiento mostraron una conectividad funcional debilitada tras ese mismo periodo.
Posibles aplicaciones
La investigación sugiere algunas posibilidades futuras de exploración del cerebro. Por ejemplo, los patrones cerebrales que emergen de forma espontánea podrían ser utilizados como "herramienta de mapeo", para desenterrar eventos cognitivos del pasado reciente de un individuo.
O, en una escala más amplia, estos patrones de actividad, únicos de cada persona, podrían eventualmente revelar tipos de perfiles personales, y poner de relieve las capacidades de cada individuo, sus limitaciones, sus prejuicios, sus habilidades de aprendizaje, etc .
Esto resultaría importante si se tiene en cuenta que, como explica Malach, hasta la fecha “se ha ido descubriendo cada vez más sobre los principios comunes de la actividad cerebral, pero no hemos sido capaces de dar cuenta de las diferencias entre las personas “.
"En un futuro, estos patrones cerebrales espontáneos podrían resultar claves para la obtención de perfiles individuales objetivos", que resultarían especialmente útiles para el diagnóstico o el aprendizaje de patologías del cerebro asociadas con una amplia gama de discapacidades cognitivas, por ejemplo.
Referencia bibliográfica:
T. Harmelech, S. Preminger, E. Wertman, R. Malach. The Day-After Effect: Long Term, Hebbian-Like Restructuring of Resting-State fMRI Patterns Induced by a Single Epoch of Cortical Activation. Journal of Neuroscience (2013). DOI: 10.1523/JNEUROSCI.5911-12.2013.
T. Harmelech, S. Preminger, E. Wertman, R. Malach. The Day-After Effect: Long Term, Hebbian-Like Restructuring of Resting-State fMRI Patterns Induced by a Single Epoch of Cortical Activation. Journal of Neuroscience (2013). DOI: 10.1523/JNEUROSCI.5911-12.2013.