¿CÓMO FUNCIONA LA MEMORIA A
CORTO PLAZO,
PARA QUÉ SIRVE ESTA
INFORMACIÓN?
Los
investigadores identifican un grupo de células que ayudan a coordinar las
funciones de concentración y almacenamiento del cerebro para la retención de información
a corto plazo.
Investigadores
de Cedars-Sinai han descubierto cómo las células cerebrales responsables de la
memoria de trabajo -la necesaria para recordar un número de teléfono el tiempo
suficiente para marcarlo- coordinan la concentración intencionada y el
almacenamiento de información a corto plazo.
El
estudio que detalla este descubrimiento se ha publicado en la revista Nature.
"Por
primera vez hemos identificado un grupo de neuronas, influidas por dos tipos de
ondas cerebrales, que coordinan el control cognitivo y el almacenamiento de
información sensorial en la memoria de trabajo", afirma el doctor Jonathan
Daume, becario postdoctoral del Laboratorio Rutishauser de Cedars-Sinai y
primer autor del estudio. "Estas neuronas no contienen ni almacenan
información, pero son cruciales para el almacenamiento de recuerdos a corto
plazo".
La
memoria de trabajo, que requiere que el cerebro almacene información durante
sólo unos segundos, es frágil y requiere una concentración continua para
mantenerse, dijo el doctor Ueli Rutishauser, PhD, director del Centro de
Ciencia Neural y Medicina en Cedars-Sinai y autor principal del estudio. Puede
verse afectado por distintas enfermedades y afecciones.
"En
trastornos como la enfermedad de Alzheimer o el trastorno por déficit de
atención con hiperactividad, a menudo el problema no es el almacenamiento de la
memoria, sino la capacidad de concentrarse en un recuerdo y retenerlo una vez
formado", afirma Rutishauser, que es profesor de Neurocirugía, Neurología y
Ciencias Biomédicas en Cedars-Sinaí. "Creemos que comprender el aspecto de
control de la memoria de trabajo será fundamental para desarrollar nuevos
tratamientos para estas y otras afecciones neurológicas".
Para
explorar el funcionamiento de la memoria de trabajo, los investigadores
registraron la actividad cerebral de 36 pacientes hospitalizados a los que se
habían implantado quirúrgicamente electrodos en el cerebro como parte de un
procedimiento para diagnosticar la epilepsia. El equipo registró la actividad de
células cerebrales individuales y ondas cerebrales mientras los pacientes
realizaban una tarea que requería el uso de la memoria de trabajo.
En
la pantalla de un ordenador se mostraba a los pacientes una sola foto o una
serie de tres fotos de personas, animales, objetos o paisajes. A continuación,
la pantalla se quedaba en blanco durante algo menos de tres segundos, lo que
obligaba a los pacientes a recordar las fotos que acababan de ver. A
continuación, se les mostraba otra foto y se les pedía que decidieran si era la
que habían visto antes (o una de las tres).
Cuando
los pacientes que realizaban la tarea de memoria de trabajo eran capaces de
responder con rapidez y precisión, los investigadores observaron el disparo de
dos grupos de neuronas: neuronas "categoriales", que se disparan en
respuesta a una de las categorías mostradas en las fotos, como los animales, y
neuronas de "acoplamiento fase-amplitud", o PAC por sus siglas en
inglés (phase-amplitude coupling).
Las
neuronas PAC, identificadas recientemente en este estudio, no almacenan ningún
contenido, sino que utilizan un proceso denominado acoplamiento de
fase-amplitud para garantizar que las neuronas de categoría se centran y
almacenan el contenido que han adquirido. Las neuronas PAC se disparan al mismo
tiempo que las ondas theta del cerebro, asociadas a la concentración y el
control, y las ondas gamma, vinculadas al procesamiento de la información. Esto
les permite coordinar su actividad con las neuronas de categoría, que también
se activan al ritmo de las ondas gamma del cerebro, lo que mejora la capacidad
de los pacientes para recordar información almacenada en la memoria de trabajo.
"Imaginemos
que cuando el paciente ve la foto de un perro, sus neuronas de categoría
empiezan a disparar 'perro, perro, perro', mientras que las neuronas PAC
disparan 'concentrarse/recordar'", explica Rutishauser. "Mediante el
acoplamiento de fase-amplitud, los dos grupos de neuronas crean una armonía
superponiendo sus mensajes, lo que da como resultado 'recordar perro'. Es una
situación en la que el todo es mayor que la suma de sus partes, como oír tocar
juntos a los músicos de una orquesta. El director, al igual que las neuronas
PAC, coordina a los distintos músicos para que actúen en armonía".
Las
neuronas PAC realizan este trabajo en el hipocampo, una parte del cerebro que
desde hace tiempo se sabe que es importante para la memoria a largo plazo. Este
estudio ofrece la primera confirmación de que el hipocampo también desempeña un
papel en el control de la memoria de trabajo, dijo Rutishauser.
Este
estudio se realizó en el marco de un consorcio multiinstitucional financiado
por la Iniciativa BRAIN (Brain Research Through Advancing Innovative
Neurotechnologies Initiative) de los Institutos Nacionales de la Salud y
dirigido por Cedars-Sinai. Los datos de este estudio se reúnen en el
Cedars-Sinai, la Universidad de Toronto y la Facultad de Medicina Johns
Hopkins, lo que da lugar a un estudio estadísticamente potente que una sola
institución no podría acumular por sí sola, dada la dificultad de estos
experimentos.
"Uno
de los objetivos de la Iniciativa BRAIN es descubrir -mediante el uso de
tecnologías innovadoras- propiedades del cerebro humano que hasta ahora han
sido difíciles, si no imposibles, de estudiar", declaró el Dr. John Ngai,
PhD, director de la Iniciativa BRAIN de los NIH (Institutos Nacionales de
Salud). "En este caso, aprovechando oportunidades inusuales apoyadas por
la iniciativa para iluminar procesos complejos en humanos, el laboratorio
Rutishauser está arrojando luz sobre la forma en que ciertas neuronas apoyan
cómo se almacenan los recuerdos en el cerebro, un proceso que está lejos de
entenderse en trastornos cerebrales devastadores como la enfermedad de
Alzheimer y otras demencias".
Otros
autores de Cedars-Sinai que han participado en este estudio son Jan Kaminski,
Umais Khan, Michael Kyzar, Chrystal Reed y Adam Mamelak. También participaron
en el estudio Andrea Schjetnan y Taufik Valiante, de la Universidad de Toronto,
y Yousef Salimpour y William Anderson, de la Facultad de Medicina Johns
Hopkins.
Financiamiento:
Este trabajo ha sido financiado por una beca postdoctoral Leopoldina de la
Academia Nacional Alemana de Ciencias, una beca postdoctoral del Centro
Cedars-Sinai de Ciencia y Medicina Neuronal, las becas U01NS103792 y
U01NS117839 de la iniciativa BRAIN del Instituto Nacional de Trastornos
Neurológicos y Accidentes Cerebrovasculares, y la beca BCS-2219800 de la
Fundación Nacional de Ciencias.
Conflicto
de intereses: Los autores declaran no tener intereses contrapuestos.
