Una nueva investigación aporta una observación directa y en tiempo real de este ensayo de neuroplasticidad durante el sueño.
Sabemos que el sueño es un componente esencial de la salud humana; lo necesitamos para descansar y recuperarnos; y es fundamental para la memoria y el aprendizaje. Sin embargo, debajo de este exterior tranquilo se esconde una metrópolis bulliciosa de actividad dentro de nuestro cerebro, orquestada por células especializadas llamadas neuronas que son responsables desde la consolidación de la memoria hasta la reparación celular durante la noche. Ahora, un equipo de científicos dirigidos por investigadores de la Universidad de Michigan ha analizado las lecturas de ondas cerebrales de ratas durante los momentos de vigilia y de sueño aportando una observación directa y en tiempo real de la neuroplasticidad durante el sueño.
Mucho más trabajo del que pensábamos
Es posible que las neuronas no se dediquen a esa complicada tarea de revisar recuerdos pasados y determinar aquellos que son más cruciales y acaban siendo permanentes y los que finalmente pasan al olvido. El cerebro también se encarga de mirar al futuro, ensayando posibles escenarios que aún no han ocurrido pero que podrían tener lugar.
“Las neuronas de la corteza visual se activan cuando se les presenta el estímulo visual apropiado. Las neuronas que estamos estudiando muestran preferencias de lugar”, comentan los expertos.
Los investigadores rastrearon -en un experimento con animales- las ondas agudas, un patrón de activación neuronal que se sabe que desempeña un papel en la consolidación de nuevos recuerdos y que etiqueta qué partes de una nueva experiencia deben almacenarse como recuerdos, descubriendo que hay ciertas neuronas que se activan en respuesta a estímulos específicos. Concretamente, entrenaron a ratas para que corrieran de un lado a otro sobre una pista elevada con una recompensa en cada extremo y observaron cómo las neuronas situadas en el hipocampo “se disparaban” en el proceso. Eran neuronas que indicaban dónde soñaban que estaban los roedores mientras estaban durmiendo.
CIENCIA
¿Cómo decide el cerebro qué cosas recordar y qué no?
Prueba de neuroplasticidad
“Por primera vez en este artículo, observamos cómo estas neuronas individuales estabilizan las representaciones espaciales durante los períodos de descanso”, explica Caleb Kemere, neurocientífico de la Universidad Rice y coautor del trabajo que publica la revista Nature. “Imaginamos que algunas neuronas podrían cambiar sus representaciones, lo que refleja la experiencia que todos hemos tenido de despertarnos con una nueva comprensión de un problema. “Sin embargo, demostrar esto requería que rastreáramos cómo las neuronas individuales logran la sintonización espacial, es decir, el proceso mediante el cual el cerebro aprende a navegar por una nueva ruta o entorno”.
De la misma forma, los investigadores desarrollaron un enfoque estadístico de aprendizaje automático que utilizó las otras neuronas encuestadas para trazar una estimación de dónde soñaba estar el animal. Y luego emplearon esas ubicaciones ‘descritas’ en el sueño para estimar el proceso de sintonización espacial de cada neurona en sus conjuntos de datos.
Según las neuronas que se activaban tanto durante el sueño como en el siguiente intento de resolver el laberinto, las ratas no solo soñaban con los lugares que ya habían explorado en el laberinto, sino que también planificaban posibles nuevas rutas. Los expertos confirmaron que las representaciones espaciales que se forman durante la experiencia de un nuevo entorno son, para la mayoría de las neuronas, estables durante varias horas de sueño posterior a la experiencia. Esto es importante porque constituye una observación directa de la neuroplasticidad tal como ocurre durante el sueño.
Recordemos que la neuroplasticidad o plasticidad cerebral, se refiere a la capacidad del cerebro para reorganizarse formando nuevas conexiones neuronales a lo largo de la vida. Esta capacidad permite al cerebro adaptarse a nuevas experiencias o aprender nueva información.
“Podemos ver estos otros cambios que ocurren durante el sueño, y cuando volvemos a colocar a los animales en el medio ambiente por segunda vez, podemos validar que estos cambios realmente reflejan algo que se aprendió mientras los animales dormían. Es como si la segunda exposición al espacio ocurriera mientras el animal duerme”, apunta Caleb Kemere.
Los hallazgos sugieren que el cerebro podría moldearse de muchas maneras aún no descubiertas durante el sueño y que lo que sucede dentro de nuestros órganos pensantes mientras nosotros descansamos es algo fascinante y mucho más complejo de lo que imaginábamos. Según Kemere, la ciencia del cerebro está preparada para lograr avances significativos en el futuro (podría conducir a un mejor tratamiento para trastornos neurológicos como la enfermedad de Alzheimer, por ejemplo).
Referencias:
- Kourosh Maboudi, Bapun Giri, Hiroyuki Miyawaki, Caleb Kemere, Kamran Diba. Retuning of hippocampal representations during sleep. Nature, 2024; 629 (8012): 630 DOI: 10.1038/s41586-024-07397-x
- Dan, B. (2019). Neuroscience underlying rehabilitation: what is neuroplasticity?. Developmental Medicine & Child Neurology, 61. https://doi.org/10.1111/dmcn.14341.
- Weerasinghe-Mudiyanselage, P., Ang, M., Kang, S., Kim, J., & Moon, C. (2022). Structural Plasticity of the Hippocampus in Neurodegenerative Diseases. International Journal of Molecular Sciences, 23. https://doi.org/10.3390/ijms23063349.
- Price, R., & Duman, R. (2019). Neuroplasticity in cognitive and psychological mechanisms of depression: An integrative model. Molecular psychiatry, 25, 530 – 543. https://doi.org/10.1038/s41380-019-0615-x.
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