Hallan nuevo mecanismo neurofisiológico clave en la formación de recuerdos

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Un equipo de la Facultad de Psicología de la Universidad de Barcelona (UB), del Instituto de Neurociencias de la UB (UBNeuro) y del Instituto de Investigación Biomédica de Bellvitge (IDIBELL) ha identificado por primera vez en humanos, y en un entorno realista, un mecanismo neurofisiológico clave en la formación de memorias: las ondas cerebrales tipo ripple, unas oscilaciones eléctricas de alta frecuencia, que actúan como marcadores que delimitan y organizan los diferentes episodios o fragmentos de información que el cerebro va a recordar en el futuro. Estos hallazgos, publicados en la revista Nature Communications, profundizan en la comprensión de cómo se organiza la memoria en el cerebro humano y abren nuevas vías para abordar trastornos relacionados con su deterioro.

La investigación demuestra por primera vez en un entorno realista el papel de las ondas cerebrales tipo ripple en la codificación y almacenamiento de memorias. Crédito de la imagen: Nature Communications

La investigación está liderada por Lluís Fuentemilla, investigador del Grupo de Cognición y Plasticidad Cerebral del IDIBELL y del UBNeuro, y forma parte de la tesis doctoral elaborada en este mismo grupo por Marta Silva, primera autora del artículo y actualmente investigadora posdoctoral en la Universidad de Columbia (Estados Unidos). También han colaborado expertos de la Unidad de Epilepsia del Hospital Clínic de Barcelona - Instituto de Investigaciones Biomédicas August Pi i Sunyer (IDIBAPS), de la Universidad de Columbia y de las universidades alemanas del Ruhr de Bochum y de Múnich (Ludwig-Maximilians-Universität - LMU).

El recuerdo de episodios concretos es la base de la memoria
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A pesar de que la experiencia es constante, hay mucha evidencia de que el cerebro la segmenta la memoria cuando hay cambios en el flujo de la información para convertirla en recuerdos. «Estos segmentos marcan que, a partir de un momento dado, el cerebro cierra un episodio en la memoria e inicia el registro de otro. Por ejemplo, cuando estás haciendo algo y recibes una llamada de teléfono o suena el timbre, el cerebro identifica que ha habido un cambio en el curso de la experiencia y utiliza estos acontecimientos como si fueran un signo de puntación, un punto y aparte en una frase, para proceder al almacenamiento de lo que estabas haciendo en forma de episodio», explicó Lluís Fuentemilla.

Estudios previos en ratones han señalado que las ondas tipo ripples desempeñan un papel fundamental en la formación de memorias. «Se considera que estas ondas coordinan la transferencia de información entre el hipocampo y las regiones neocorticales —en el córtex temporal y frontal—, facilitando la integración de nuevos recuerdos. Esta señal neuronal es clave para generar potenciación sináptica, permitiendo al cerebro fijar y consolidar un recuerdo», exponen los investigadores.

Experimento pionero
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Aunque estas señales se han estudiado ampliamente en animales, especialmente en ratones, su análisis en humanos ha sido muy limitado. Esto se debe a la dificultad de registrarlas, ya que se originan en zonas cerebrales que requieren el uso de electrodos intracraneales. En este estudio, sin embargo, los investigadores han logrado analizar estas ondas en un contexto naturalista, es decir, en condiciones cercanas a la vida cotidiana. Para ello, registraron la actividad electrofisiológica intracraneal de diez pacientes con epilepsia —intervenidos por motivos clínicos— mientras visionaban el primer capítulo de la serie Sherlock, de la BBC, con una duración de 50 minutos. «Este tipo de formato narrativo, como ocurre en la vida real, presenta cambios de escena que el cerebro identifica como límites de eventos. Posteriormente, se pidió a los participantes que relataran lo que recordaban del argumento», detallaron los autores.

Los resultados mostraron un patrón dinámico de activación de las ondas ripples durante la codificación de los recuerdos. «Observamos que estas ondas se producían tanto en el hipocampo como en las áreas neocorticales. Sin embargo, seguían un ritmo temporal diferenciado: en el hipocampo, la actividad de las ripples aumentaba en los límites de los eventos, lo que refleja su papel en la segmentación; en cambio, en las regiones corticales, su presencia era más elevada durante el desarrollo interno de los eventos», explicó Marta Silva.

Según los investigadores, este patrón sugiere una coordinación entre ambas estructuras cerebrales como si se tratara de una «orquesta»: las regiones neocorticales procesan activamente la información y el hipocampo entra en acción cuando se produce un cambio de escena para «empaquetar y consolidar» el recuerdo.

Segmentar para recordar
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Estos hallazgos refuerzan la idea de la importancia de la segmentación y estructuración en la formación del recuerdo. «Lo que vemos, tanto en este estudio como en trabajos afines, es que no basta con prestar atención y registrar la información, sino que es igual o más relevante organizarla en el contexto del constante flujo de información. Es decir, no solo se trata de activar la maquinaria cerebral mientras está registrando información, sino que también esta debe actuar como un director de orquesta que marca cuándo el recuerdo empieza y acaba. Estas señales ayudan no solo a que haya un registro mientras está pasando, sino a que se organice la información de forma coherente», destacaron los científicos.

Los resultados también podrían tener implicaciones importantes en la comprensión de los trastornos de memoria y en el desarrollo de futuras intervenciones terapéuticas. «Hasta ahora, ante un problema amnésico, se solía pensar en déficits de atención o dificultades para adquirir información. Nuestros resultados apuntan a que también podría haber un fallo en estas señales de segmentación, en cómo se estructura la información en el cerebro», argumentan.

Así, la investigación abre la puerta a explorar terapias que consideren la manera en que se organiza la información a nivel cerebral. «En personas mayores, por ejemplo, que empiezan a mostrar deterioro de memoria, podría ser beneficioso presentar la información de forma más estructurada, con pausas claras entre eventos relevantes. No solo por una cuestión de ritmo cognitivo, sino porque eso podría facilitar su correcta codificación y almacenamiento», concluyen.

El artículo Movie-watching evokes ripple-like activity within events and at event boundaries fue publicado en Nature Communications. Autores: Marta Silva, Xiongbo Wu, Marc Sabio, Estefanía Conde-Blanco, Pedro Roldán, Antonio Donaire, Mar Carreño, Nikolai Axmacher, Christopher Baldassano & Lluís Fuentemilla.