© UNIGE, Virginie Sterpenich
Gracias a un sistema único que descodifica la actividad cerebral durante el sueño, un equipo de la Universidad de Ginebra (UNIGE) está descifrando los mecanismos neuronales de la consolidación de la memoria.
Durante el sueño profundo, el cerebro reproduce los acontecimientos importantes del día anterior. Reactiva espontáneamente los recuerdos asociados a la recompensa.
Dormimos una media de un tercio de nuestro tiempo.
¿Pero qué hace el cerebro durante esas largas horas?
Utilizando un método de inteligencia artificial capaz de descodificar la actividad cerebral durante el sueño, científicos de la UNIGE, en Suiza, han podido vislumbrar en qué pensamos cuando estamos dormidos.
Combinando la resonancia magnética funcional (IRMf) y la electroencefalografía (EEG), el equipo ginebrino aporta pruebas sin precedentes de que el trabajo de clasificación de los miles de datos procesados durante el día tiene lugar durante el sueño profundo.
En efecto, en ese momento, el cerebro, que ya no recibe estímulos externos, puede evaluar todos esos recuerdos para retener sólo los más útiles.
Para ello, establece un diálogo interno entre sus diferentes regiones. Además, asociar una recompensa a una información concreta incita al cerebro a memorizarla a largo plazo.
Estos resultados (Reward Biases Spontaneous Neural Reactivation during Sleep), que se publican en la revista Nature Communications, abren por primera vez una ventana a la mente humana durante el sueño.
A falta de herramientas capaces de traducir la actividad cerebral, el contenido de nuestros pensamientos mientras dormimos sigue siendo inaccesible.
Sin embargo, sabemos que el sueño desempeña un papel importante en la consolidación de la memoria y la gestión emocional: cuando dormimos, nuestro cerebro reactiva el rastro de memoria construido durante el día y nos ayuda a regular nuestras emociones.
«Para averiguar qué regiones cerebrales se activan durante el sueño y descifrar cómo estas regiones nos permiten consolidar nuestra memoria, desarrollamos un decodificador capaz de descifrar la actividad del cerebro en el sueño profundo y a qué corresponde», explica Virginie Sterpenich, investigadora del laboratorio de la profesora Sophie Schwartz en el Departamento de Neurociencias Básicas de la Facultad de Medicina de la UNIGE, e investigadora principal de este estudio.
«En particular, queríamos ver hasta qué punto las emociones positivas desempeñan un papel en este proceso».
Durante el sueño profundo, el hipocampo – una estructura del lóbulo temporal que almacena huellas temporales de acontecimientos recientes – devuelve a la corteza cerebral la información que ha almacenado durante el día.
Se establece un diálogo que permite consolidar la memoria al reproducir los acontecimientos del día y, por tanto, reforzar el vínculo entre las neuronas.
Combinando imágenes por resonancia magnética (IRM), la electroencefalografía y la inteligencia artificial
Para llevar a cabo su experimento, los científicos colocaron a voluntarios en una IRM a primera hora de la tarde y les hicieron jugar a dos videojuegos:
Se eligieron estos juegos porque activan regiones cerebrales muy diferentes y, por tanto, son más fáciles de distinguir en las imágenes de la resonancia magnética IRM.
Además, los juegos se amañaron sin que los voluntarios lo supieran para que sólo se pudiera ganar uno de los dos juegos (la mitad de los voluntarios ganaron uno y la otra mitad el segundo), para que el cerebro asociara el juego ganado con una emoción positiva.
A continuación, los voluntarios durmieron en la resonancia magnética IRM durante una o dos horas – la duración de un ciclo de sueño – y se volvió a registrar su actividad cerebral.
«Combinamos el EEG (Electroencefalografía), que mide los estados de sueño, y la resonancia magnética funcional, que toma una imagen de la actividad cerebral cada dos segundos, y luego utilizamos un ‘decodificador neuronal’ para determinar si la actividad cerebral observada durante el periodo de juego reaparecía espontáneamente durante el sueño», explica Sophie Schwartz.
Incluso cuando estás dormido, al cerebro le gustan las recompensas
Al comparar las resonancias magnéticas IRM de las fases de vigilia y de sueño, los científicos observaron que, durante el sueño profundo, los patrones de activación cerebral eran muy similares a los registrados durante la fase de juego.
«Y, muy claramente, el cerebro revivía la partida ganada y no la perdida al reactivar las regiones utilizadas durante la vigilia.
En cuanto se duerme, la actividad cerebral cambia.
Poco a poco, nuestros voluntarios empezaron a ‘pensar’ de nuevo en ambos juegos, y luego casi exclusivamente en el juego que ganaron cuando entraron en el sueño profundo», dice Virginie Sterpenich.
Dos días después, los voluntarios realizaron una prueba de memoria:
reconocer todas las caras del juego, por un lado, y encontrar el punto de partida del laberinto, por otro…
También en este caso, cuanto más se activaban las regiones cerebrales relacionadas con el juego durante el sueño, mejores eran los resultados de la memoria.
Así, la memoria asociada a la recompensa es mayor cuando se reactiva espontáneamente durante el sueño.
Con este trabajo, el equipo de Ginebra abre una nueva perspectiva en el estudio del cerebro cuando dormimos y el increíble trabajo que realiza cada noche.
Esta investigación (Reward Biases Spontaneous Neural Reactivation during Sleep) fue publicada en Nature Communications.
https://www.bibliotecapleyades.net/ciencia3/ciencia_brain166.htm
