Neurona entorrinal. Fuente: UCLA.
Un equipo de investigadores de la Universidad de California en Los Ángeles (UCLA) ha medido por vez primera la actividad neuronal durante el sueño de una región cerebral conocida por su implicación en el aprendizaje, la memoria y la enfermedad del Alzhéimer: la corteza entorrinal (CE).
Estas mediciones han revelado que dicha región, localizada en el lóbulo temporal medio del cerebro, durante el sueño - e incluso bajo los efectos de la anestesia - se comporta como si estuviera recordando algo. La presente investigación ha aparecido detallada en la revista Nature Neuroscience.
Una conversación a tres bandas
Los científicos midieron simultáneamente la actividad de neuronas individuales de múltiples zonas del cerebro, relacionadas con la formación de memoria.
La técnica utilizada les permitió determinar qué región cerebral estaba activando otras áreas y cómo esta activación se expandía, señala uno de los autores del estudio, el neurólogo de la UCLA, Mayank R. Mehta, en un comunicado de dicha Universidad.
En su estudio, Mehta y su equipo se centraron en la observación –en ratones- de tres regiones cerebrales interconectadas: el neocortex, que es la parte de la corteza cerebral que ha evolucionado más recientemente; el hipocampo (o “cerebro antiguo”); y la corteza entorrinal, que es un área que conecta el cerebro nuevo con el antiguo.
“Mientras que estudios previos habían sugerido que el diálogo entre el cerebro viejo y el nuevo durante el sueño es crítico para la formación de recuerdos, hasta ahora no se había investigado la contribución de la corteza entorrinal a esta convesación”, explica Mehta.
El científico y su equipo descubrieron que la corteza entorrinal muestra una actividad persistente similar a la que se produce cuando se desarrolla la memoria de trabajo durante la vigilia, por ejemplo cuando prestamos atención a algo para “archivarlo” en nuestra mente (como un número de teléfono o una dirección).
“La gran sorpresa fue que este tipo de actividad persistente se produjo durante el sueño, en gran medida todo el tiempo”, afirma Mehta. El científico añade que: “Estos resultados son completamente nuevos y sorprendentes. De hecho, esta actividad persistente similar a la de la memoria de trabajo se dio en la corteza entorrinal incluso bajo los efectos de la anestesia”.
Estas mediciones han revelado que dicha región, localizada en el lóbulo temporal medio del cerebro, durante el sueño - e incluso bajo los efectos de la anestesia - se comporta como si estuviera recordando algo. La presente investigación ha aparecido detallada en la revista Nature Neuroscience.
Una conversación a tres bandas
Los científicos midieron simultáneamente la actividad de neuronas individuales de múltiples zonas del cerebro, relacionadas con la formación de memoria.
La técnica utilizada les permitió determinar qué región cerebral estaba activando otras áreas y cómo esta activación se expandía, señala uno de los autores del estudio, el neurólogo de la UCLA, Mayank R. Mehta, en un comunicado de dicha Universidad.
En su estudio, Mehta y su equipo se centraron en la observación –en ratones- de tres regiones cerebrales interconectadas: el neocortex, que es la parte de la corteza cerebral que ha evolucionado más recientemente; el hipocampo (o “cerebro antiguo”); y la corteza entorrinal, que es un área que conecta el cerebro nuevo con el antiguo.
“Mientras que estudios previos habían sugerido que el diálogo entre el cerebro viejo y el nuevo durante el sueño es crítico para la formación de recuerdos, hasta ahora no se había investigado la contribución de la corteza entorrinal a esta convesación”, explica Mehta.
El científico y su equipo descubrieron que la corteza entorrinal muestra una actividad persistente similar a la que se produce cuando se desarrolla la memoria de trabajo durante la vigilia, por ejemplo cuando prestamos atención a algo para “archivarlo” en nuestra mente (como un número de teléfono o una dirección).
“La gran sorpresa fue que este tipo de actividad persistente se produjo durante el sueño, en gran medida todo el tiempo”, afirma Mehta. El científico añade que: “Estos resultados son completamente nuevos y sorprendentes. De hecho, esta actividad persistente similar a la de la memoria de trabajo se dio en la corteza entorrinal incluso bajo los efectos de la anestesia”.
Qué se “dicen” las regiones cerebrales
El descubrimiento resulta importante porque los humanos pasamos un tercio de nuestras vidas durmiendo, y una falta de sueño produce efectos adversos en la salud, así como problemas de memoria y de aprendizaje, continúa Mehta.
Además, el hallazgo es clave porque, aunque ya se había observado que el neocortex y el hipocampo “se hablan” durante el sueño, y que este diálogo juega un papel fundamental en la consolidación de la memoria, hasta ahora nadie había sido capaz de interpretarlo.
Para conseguirlo, Mehta y su equipo desarrollaron un sistema extremadamente sensible que les permitió seguir la actividad de las neuronas de cada una de las tres partes del cerebro escrutadas, de manera simultánea.
Gracias a estas mediciones los científicos fueron capaces de descifrar estas comunicaciones, incluso cuando las neuronas estaban aparentemente tranquilas. Después, Mehta y su equipo desarrollaron un sofisticado análisis matemático para descifrar tan compleja conversación.
En general, durante el sueño, el neocortex entra en un patrón de onda suave durante el 90% del tiempo y, durante este periodo, su actividad fluctúa suavemente entre estados activos e inactivos, alrededor de una vez cada segundo.
Estudiando la corteza entorrinal, compuesta por muchas partes, las mediciones revelaron que la parte más exterior de esta área refleja la actividad neocortical. Sin embargo, la parte interior se comporta de manera distinta. Cuando el neocortex se vuelve inactivo, las neuronas de la corteza entorrinal interior persistieron en un estado activo (fenómeno conocido como actividad espontánea persistente), como si estuvieran recordando algo que el neocortex hubiera “dicho” recientemente.
Además, los científicos descubrieron que cuando la parte interior de la corteza entorrinal se volvía espontáneamente persistente, esto a su vez incitaba a las neuronas del hipocampo a volverse muy activas. Por otro lado, cuando el neocortex estaba activo, el hipocampo se aquietaba tranquilo. Estos datos proporcionan una interpretación clara de la conversación, según los investigadores.
“Durante el sueño, las tres partes del cerebro están comunicándose de una manera muy compleja. Las neuronas entorrinales mostraron actividad persistente, comportándose como si estuvieran recordando algo, incluso bajo los efectos de la anestesia, cuando los ratones no podían oler ni sentir ni oír nada. Extraordinariamente, esta actividad persistente a veces duró más de un minuto, una escala de tiempo extensa para la actividad cerebral, que generalmente cambia en una escala de una milésima parte de segundo”, explica Mehta.
Ordenar y priorizar recuerdos
Estos hallazgos desafían las actuales teorías sobre la comunicación cerebral durante el sueño, que señalan que el hipocampo habla, o dirige, al neocortex.
Los descubrimientos de Mehta, indican que la corteza entorrinal es un tercer actor clave en este complejo diálogo, y que el neocortex dirige a la corteza entorrinal, que a su vez se comporta como si estuviera recordando algo. Esto, finalmente, dirige al hipocampo, mientras que otros patrones de actividad se detienen. Es decir, que todo sucedería justo en la dirección contraria a la señalada por teorías previas.
Por eso, Mehta afirma: “Esta es una manera completamente nueva de pensar sobre la teoría de la consolidación de recuerdos. Hemos descubierto que hay un nuevo jugador implicado en este proceso, y que este tiene un impacto enorme. Y que lo que este tercer jugador hace está dirigido por el neocortex, no por el hipocampo. Esto sugiere que lo que quiera que pase durante el sueño no es como creíamos. Hay más actores implicados, así que el diálogo (cerebral) es mucho más complejo de lo que esperábamos”.
El científico teoriza que este proceso se da durante el sueño y sirve para ordenar los recuerdos y borrar información procesada durante el día, pero que es irrelevante. Gracias a él, los recuerdos importantes se vuelven más destacados y accesibles.
Por otra parte, dado que la enfermedad del Alzheimer empieza en la corteza entorrinal, y las personas aquejadas de esta enfermedad sufren trastornos del sueño, los hallazgos realizados tendrían implicaciones en esta área.
Mehta concluye que “estos resultados proporcionan la primera evidencia en vivo de una actividad persistente en neuronas de la corteza entorrinal media, y revela la contribución (de esta área) a las interacciones cortico-hipocampales, que podrían estar implicadas en la memoria de trabajo y en la consolidación de la memoria durante el sueño”.
El descubrimiento resulta importante porque los humanos pasamos un tercio de nuestras vidas durmiendo, y una falta de sueño produce efectos adversos en la salud, así como problemas de memoria y de aprendizaje, continúa Mehta.
Además, el hallazgo es clave porque, aunque ya se había observado que el neocortex y el hipocampo “se hablan” durante el sueño, y que este diálogo juega un papel fundamental en la consolidación de la memoria, hasta ahora nadie había sido capaz de interpretarlo.
Para conseguirlo, Mehta y su equipo desarrollaron un sistema extremadamente sensible que les permitió seguir la actividad de las neuronas de cada una de las tres partes del cerebro escrutadas, de manera simultánea.
Gracias a estas mediciones los científicos fueron capaces de descifrar estas comunicaciones, incluso cuando las neuronas estaban aparentemente tranquilas. Después, Mehta y su equipo desarrollaron un sofisticado análisis matemático para descifrar tan compleja conversación.
En general, durante el sueño, el neocortex entra en un patrón de onda suave durante el 90% del tiempo y, durante este periodo, su actividad fluctúa suavemente entre estados activos e inactivos, alrededor de una vez cada segundo.
Estudiando la corteza entorrinal, compuesta por muchas partes, las mediciones revelaron que la parte más exterior de esta área refleja la actividad neocortical. Sin embargo, la parte interior se comporta de manera distinta. Cuando el neocortex se vuelve inactivo, las neuronas de la corteza entorrinal interior persistieron en un estado activo (fenómeno conocido como actividad espontánea persistente), como si estuvieran recordando algo que el neocortex hubiera “dicho” recientemente.
Además, los científicos descubrieron que cuando la parte interior de la corteza entorrinal se volvía espontáneamente persistente, esto a su vez incitaba a las neuronas del hipocampo a volverse muy activas. Por otro lado, cuando el neocortex estaba activo, el hipocampo se aquietaba tranquilo. Estos datos proporcionan una interpretación clara de la conversación, según los investigadores.
“Durante el sueño, las tres partes del cerebro están comunicándose de una manera muy compleja. Las neuronas entorrinales mostraron actividad persistente, comportándose como si estuvieran recordando algo, incluso bajo los efectos de la anestesia, cuando los ratones no podían oler ni sentir ni oír nada. Extraordinariamente, esta actividad persistente a veces duró más de un minuto, una escala de tiempo extensa para la actividad cerebral, que generalmente cambia en una escala de una milésima parte de segundo”, explica Mehta.
Ordenar y priorizar recuerdos
Estos hallazgos desafían las actuales teorías sobre la comunicación cerebral durante el sueño, que señalan que el hipocampo habla, o dirige, al neocortex.
Los descubrimientos de Mehta, indican que la corteza entorrinal es un tercer actor clave en este complejo diálogo, y que el neocortex dirige a la corteza entorrinal, que a su vez se comporta como si estuviera recordando algo. Esto, finalmente, dirige al hipocampo, mientras que otros patrones de actividad se detienen. Es decir, que todo sucedería justo en la dirección contraria a la señalada por teorías previas.
Por eso, Mehta afirma: “Esta es una manera completamente nueva de pensar sobre la teoría de la consolidación de recuerdos. Hemos descubierto que hay un nuevo jugador implicado en este proceso, y que este tiene un impacto enorme. Y que lo que este tercer jugador hace está dirigido por el neocortex, no por el hipocampo. Esto sugiere que lo que quiera que pase durante el sueño no es como creíamos. Hay más actores implicados, así que el diálogo (cerebral) es mucho más complejo de lo que esperábamos”.
El científico teoriza que este proceso se da durante el sueño y sirve para ordenar los recuerdos y borrar información procesada durante el día, pero que es irrelevante. Gracias a él, los recuerdos importantes se vuelven más destacados y accesibles.
Por otra parte, dado que la enfermedad del Alzheimer empieza en la corteza entorrinal, y las personas aquejadas de esta enfermedad sufren trastornos del sueño, los hallazgos realizados tendrían implicaciones en esta área.
Mehta concluye que “estos resultados proporcionan la primera evidencia en vivo de una actividad persistente en neuronas de la corteza entorrinal media, y revela la contribución (de esta área) a las interacciones cortico-hipocampales, que podrían estar implicadas en la memoria de trabajo y en la consolidación de la memoria durante el sueño”.
Referencia bibliográfica:
Thomas T G Hahn, James M McFarland, Sven Berberich, Bert Sakmann & Mayank R Mehta. Spontaneous persistent activity in entorhinal cortex modulates cortico-hippocampal interaction in vivo Nature Neuroscience doi:10.1038/nn.3236.
Thomas T G Hahn, James M McFarland, Sven Berberich, Bert Sakmann & Mayank R Mehta. Spontaneous persistent activity in entorhinal cortex modulates cortico-hippocampal interaction in vivo Nature Neuroscience doi:10.1038/nn.3236.