Las ondas cerebrales de la "princesa Leia" ayudan al cerebro dormido a almacenar recuerdos

Las ondas cerebrales de la "princesa Leia" ayudan al cerebro dormido a almacenar recuerdos

Investigadores de Salk descubren ondas giratorias de actividad cerebral que se repiten durante la noche

LA JOLLA—Todas las noches mientras duerme, ondas eléctricas de actividad cerebral circulan alrededor de cada lado de su cerebro, trazando un patrón que, si estuviera en la superficie de su cabeza, podría parecerse a los moños gemelos de la Princesa Leia de Star Wars. Los científicos del Instituto Salk que descubrieron estas oscilaciones circulares de la "Princesa Leia", que se describen en la revista ELIFE, piensa que las olas son las responsables cada noche de formar asociaciones entre diferentes aspectos de los recuerdos de un día.

“La escala y la velocidad de las ondas de la Princesa Leia en la corteza no tienen precedentes, un descubrimiento que avanza en la Investigación del Cerebro a través de la Iniciativa de Neurotecnologías Innovadoras Avanzadas (BRAIN, por sus siglas en inglés)”, dice terrence sejnowski, jefe del Laboratorio de Neurobiología Computacional de Salk.

La memoria a corto plazo de los eventos se almacena en un área del cerebro llamada hipocampo. Sin embargo, los recuerdos a largo plazo están codificados en el neocórtex. La transferencia de recuerdos del hipocampo al neocórtex se denomina consolidación de la memoria y ocurre mientras dormimos.

Los husos del sueño, un tipo de patrón de ondas cerebrales que se sabe que ocurre en las primeras etapas del sueño no REM, están asociados con la consolidación de la memoria. Estudios previos mostraron que cuantos más husos de sueño exhibe un cerebro humano durante la noche, más números recordaría al día siguiente. Pero no estaba claro exactamente cómo estos husos del sueño se relacionaban con la memoria, y los científicos estaban limitados por el hecho de que los electrodos solo podían detectar estos husos en un lugar del cerebro a la vez.

“Durante mucho tiempo, los investigadores de neurociencia tuvieron que registrar la actividad en un punto del cerebro a la vez y juntar muchos puntos de datos sin ver la imagen completa simultáneamente”, dice Lyle Muller, investigador asociado de Salk y primer autor del nuevo trabajo. . Los científicos habían creído durante mucho tiempo que cada oscilación del huso del sueño alcanzaba su punto máximo al mismo tiempo en todas partes de la neocorteza del cerebro.

Sin embargo, Sejnowski y Muller querían ver una imagen más amplia y recurrieron a grabaciones a gran escala, llamadas electrocorticogramas intracraneales (ECoG), que pueden medir la actividad en muchas áreas del cerebro a la vez. Los pacientes con epilepsia a menudo tienen matrices ECoG implantadas temporalmente en sus cerebros para determinar la ubicación en el cerebro de los ataques epilépticos, por lo que los científicos pudieron estudiar todos los datos recopilados de cinco de esos pacientes en noches saludables y sin ataques.

Cuando analizaron los datos de ECoG de cada noche, los investigadores se encontraron con una sorpresa: los husos del sueño no alcanzaban su punto máximo simultáneamente en todas partes de la corteza. En cambio, las oscilaciones se extendían en patrones circulares alrededor de la neocorteza, alcanzando su punto máximo en un área y luego, unos milisegundos más tarde, en un área adyacente.

“Creemos que esta organización de la actividad cerebral está permitiendo que las neuronas se comuniquen con las neuronas en otras áreas”, dice Muller. “La escala de tiempo a la que viajan estas ondas es la misma velocidad que tardan las neuronas en comunicarse entre sí”.

A lo largo de la noche, los investigadores observaron los mismos patrones de rotación, cada uno con una duración de unos 70 milisegundos pero repitiéndose cientos y cientos de veces en cuestión de horas.

¿Por qué diferentes áreas de la neocorteza necesitarían comunicarse para almacenar recuerdos? Una sola memoria está compuesta por diferentes componentes (olfato, sonido, visuales) que se almacenan en diferentes áreas de la corteza. A medida que se consolida un recuerdo, Muller y Sejnowski plantean la hipótesis de que las ondas circulares del huso del sueño ayudan a formar los vínculos entre estos diferentes aspectos de un solo recuerdo.

"Si entendemos cómo se vinculan los recuerdos de esta manera en el cerebro, podríamos encontrar métodos para interrumpir los recuerdos después del trauma", dice Sejnowski. “También hay trastornos, incluida la esquizofrenia, que afectan los husos del sueño, por lo que este es un tema realmente interesante para seguir estudiando”.

Otros investigadores del estudio fueron Dominik Koller del Instituto Salk; Giovanni Piantoni y Sydney S. Efectivo de Massachusetts General Hospital; y Eric Halgren de la Universidad de California en San Diego.

El trabajo y los investigadores involucrados fueron apoyados por subvenciones de la Los Institutos Nacionales de Salud, Instituto Médico Howard Hughes, la Fundación Swartz y del Oficina de Investigación Naval.