Fuegos artificiales de neuronas al recordar
Según un estudio, cuando recordamos se crea un estallido orquestado de activación sincrónica de aproximadamente el 15% de las neuronas del hipocampo, todo disparado en aproximadamente una décima de segundo. Foto: kjpargeter / Freepik

¿Qué ocurre en nuestro cerebro (y neuronas) al recordar y comunicar nuestros pensamientos? Científicos del Instituto Weizmann en Israel acaban de revelar observaciones sorprendentes: registran estallidos significativos de ondas en el hipocampo aproximadamente un segundo o dos antes de que los pacientes comiencen a describir una imagen observada previamente.

electrodos intracraneales
Esta imagen muestra electrodos intracraneales (círculos rojos) que miden los cambios en el campo eléctrico de la corteza al ver una imagen y al recordarla libremente más tarde. Durante el recuerdo, la actividad visual se restablece cuando el hipocampo provoca un rápido estallido de actividad neuronal sincronizada (ondulación). Foto: Itzjak Norman

“La onda es un evento sorprendente en su intensidad y sincronización. Es un estallido orquestado de activación sincrónica de aproximadamente el 15% de las neuronas del hipocampo, todo disparado en aproximadamente una décima de segundo. Es un espectáculo de fuegos artificiales de células nerviosas”, explica el profesor Rafael Mallach, del Departamento de Neurobiología del Weizmann y coordinador del estudio publicado en Science.

Hace tiempo que se vio que estas ondas emergen durante los estados mentales de sueño y descanso, y que juegan un papel importante en la memoria de navegación espacial de los roedores.

Hasta ahora, un misterio para los neurocientíficos

Recientemente se descubrió que dicha actividad eléctrica sincrónica en grandes grupos de neuronas también se produce en el hipocampo de los primates durante el estado de vigilia. Sin embargo, hasta ahora, los científicos permanecían en la oscuridad en cuanto a los papeles que juegan las ondas en la cognición humana y la actividad mental.

Los humanos podemos, por supuesto, comunicar nuestros pensamientos y recordar, pero la mayoría de los métodos de investigación no brindan a los científicos una visión detallada de lo que sucede al mismo tiempo dentro del cerebro y las neuronas.

Electrodo implantado en el hipocampo
Electrodo (puntos amarillos) implantado en el hipocampo de un paciente sometido a monitorización de epilepsia visto con resonancia magnética. Los colores indican subregiones del hipocampo. Foto: Weizmann Institute

Yitzhak Norman, estudiante de doctorado en el laboratorio de Malach, dirigió la investigación actual en colaboración con el grupo del profesor Ashesh Mehta del Instituto Feinstein de Investigación Médica en Estados Unidos. Para ello, reclutaron pacientes que se someten a registros invasivos en el curso de su diagnóstico médico.

En este procedimiento clínico, los pacientes que sufren de epilepsia intratable reciben implantes de electrodos en múltiples regiones del cerebro para localizar el foco epiléptico y extirparlo quirúrgicamente. Estos pacientes se ofrecieron voluntariamente para participar en los experimentos de memoria, mientras esperaban en el hospital entre las convulsiones.

Recordar aumenta la tasa de ondas entre neuronas

Durante el experimento, a los pacientes se les presentaron imágenes, ricas en color y detalles visuales, de rostros de personas famosas (por ejemplo, Barack Obama, Uma Thurman) o monumentos conocidos (la Estatua de la Libertad, la Torre Inclinada de Pisa).

Se les pidió que intentaran recordar estas imágenes con el mayor detalle posible. Después de esta etapa de visualización de imágenes y tras una breve tarea de distracción, se les solicitó que, con los ojos cubiertos, recordaran libremente las imágenes y las describieran en detalle.

A lo largo del experimento, la conversación de los pacientes se grabó simultáneamente con su actividad cerebral correspondiente, que se reveló a través de los electrodos implantados tanto en el hipocampo como en otras regiones de la corteza cerebral.

La correlación de la actividad del cerebro y las neuronas y los informes verbales del paciente al recordar revelaron una serie de observaciones sorprendentes.

Así, los neurocientíficos israelíes descubrieron que los estallidos de ondas tenían un papel fundamental en el proceso de recuperación: aproximadamente un segundo o dos antes de que los pacientes comenzaran a describir una nueva imagen, hubo un aumento significativo en la tasa de ondas anticipando su recuerdo.

Es importante destacar que las ondas del hipocampo reexpresaron el contenido de las imágenes, que provocaron un mayor número de ondas durante la etapa de visualización del recuerdo posterior.

Activación sincrónica de neuronas

Dado que la actividad cerebral se registró simultáneamente en el hipocampo y la corteza cerebral, los investigadores pudieron demostrar que las ondas estaban sincronizadas con la activación cortical, específicamente en los centros visuales del cerebro donde es probable que se almacene la información visual detallada.

Además, se sabe que los centros visuales de alto nivel están especializados en representar categorías visuales específicas. Por ejemplo, las caras se representan en una región cortical y los monumentos en otra región. En consecuencia, cuando los pacientes recordaron una cara, por ejemplo, Barack Obama, o alternativamente, un monumento, como la Torre Eiffel, la actividad cortical se mejoró selectivamente en los centros visuales correspondientes.

Para el profesor Malach, estos hallazgos amplían sustancialmente la comprensión de la función del hipocampo. “La explosión del hipocampo implica la activación sincrónica de centenares de miles de células nerviosas”, explica el investigador.

“Los recuerdos grabados, su almacenamiento y su recuperación dependen naturalmente de un complejo conjunto de procesos. Sin embargo, el drama neuronal de tales estallidos sincronizados del hipocampo señala claramente su papel central en la formación y el recuerdo de la memoria”, concluye.

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