El proceso de “limpieza” neuronal que refuerza o elimina recuerdos al dormir

Dormir es necesario para formar la memoria, y este proceso depende tanto de la consolidación de algunos recuerdos como del olvido de otros. Científicos españoles ya habían demostrado que durante el sueño, la mente humana solo cimenta los conjuntos de recuerdos que están fuertemente asociados, por ejemplo por su proximidad temática y temporal. Ahora, un equipo de investigadores en Reino Unido, encabezado por una neurocientífica española, ha observado en el cerebro de ratones anestesiados un proceso fisiológico de "limpieza" de las conexiones neuronales que explica el mantenimiento de la memoria. El estudio, que es “de gran calidad técnica”, según el neurofisiólogo Juan de los Reyes, del Hospital Nacional de Parapléjicos y ajeno a esta investigación, aparece publicado en la revista Neuron.

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Durante el día, el aprendizaje y la percepción sensorial crean o modifican conexiones neuronales (sinapsis) que forman la base de los recuerdos. Los investigadores utilizaron ratones anestesiados para emular la actividad del cerebro durmiente, ya que el sueño natural de estos roedores es impredecible y solo dura entre 10 y 15 minutos. Al medir la actividad de sus sinapsis durante la fase del sueño que no es REM, conocida como sueño de ondas lentas (SWS, por sus siglas en inglés), los investigadores encontraron que solo se refuerzan las sinapsis en los grupos de neuronas que se reactivan juntas, siguiendo el patrón de las conexiones activadas durante la vigilia. “El cerebro descarta las conexiones más débiles para asegurar que se consolidan los recuerdos más fuertes”, explica la autora principal del estudio Ana González-Rueda, que ahora trabaja en el Laboratorio de Biología Molecular del Consejo de Investigación Médica (MRC) británico, en Cambridge.

La capacidad que tienen los vínculos entre neuronas para fortalecerse o debilitarse, conocida como plasticidad sináptica, se rige por la mayor o menor emisión de neurotransmisores, las moléculas mensajeras que transmiten el impulso eléctrico de una neurona a la siguiente. González-Rueda compara a las neuronas, o grupos de ellas, con ciudades. “Si hace falta una gran transmisión de información entre dos ciudades, por ejemplo si hubiese mucho comercio, se tienen que hacer las autopistas más grandes”, razona. Esto es lo que ocurre, de forma natural, cuando una “autopista” de sinapsis tiene mucho tráfico —es decir, cuando se activan a menudo y en secuencia las neuronas encadenadas— pero solo en la mente despierta.

En el sueño, el mismo proceso podría describir la cimentación de algunos recuerdos pero no explica cómo se promueve activamente el olvido de otros. La clave, parece ser, está en la ondulación que da nombre al SWS: durante esta fase del sueño, la actividad neuronal oscila más o menos cada segundo, con picos de gran excitación y valles de quietud. González-Rueda y sus compañeros utilizaron luz para activar sinapsis en la capa exterior del cerebro de los ratones anestesiados (cuyas neuronas se comportan como si estuvieran en SWS) y la técnica de fijación de membranas para medir la excitación de las células. Con esta metodología han descubierto que el comportamiento del cerebro no es uniforme ante la oscilación.

Las sinapsis, de forma general, están programadas para debilitarse en SWS, limpiando el cerebro de información accesoria para evitar la saturación. Sin embargo, durante los picos periódicos de actividad neuronal, el proceso de limpieza se detiene en los grupos de neuronas que se reactivan a la vez —porque formaron vínculos fuertes durante el día—. “Normalmente los estudios de plasticidad sináptica se hacen en rodajas de cerebro, con lo cual es difícil saber si eso tiene alguna relación con lo que pasa en verdad en el animal en vivo. Este es el primer estudio que hace algo parecido en vivo y lo que hemos encontrado es que dependiendo del estado en que se encuentre la red neuronal, pasan cosas distintas”, explica González-Rueda.

El enfoque con ratones nos aproxima a un modelo del mecanismo que es actualmente imposible de estudiar en humanos

“El enfoque con ratones nos aproxima a un modelo del mecanismo que es actualmente imposible de estudiar en humanos”, dice Lluís Fuentemilla, un neurocientífico de la Universidad de Barcelona que no participó en el estudio. Aunque es difícil saber si los procesos neurofisiológicos estudiados en ratones bajo anestesia se pueden aplicar en personas y con sueño natural, los resultados de esta investigación “aportan una información muy importante”, sostiene el científico, y podrían explicar el modelo cognitivo que su laboratorio ya estudió en humanos.

Por ahora, los investigadores de esta prueba no saben a qué recuerdos concretos se asocia la actividad neuronal que han medido, pero en estudios futuros podrían aislar partes físicas de la memoria. Por ejemplo, la estimulación de los bigotes de un ratón registra actividad neuronal en la capa externa del cerebro que han analizado; podrían estudiar esa información sensorial concreta al reactivarse las neuronas relevantes durante el sueño.