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No son las neuronas, sino las sinapsis, las que forman la memoria de trabajo y «retienen» la información : Estudio

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Los científicos han descubierto detalles sobre el funcionamiento de la memoria de trabajoque arroja luz sobre cómo se «retiene» la información en el cerebro.

Neurocientíficos del Instituto Picower para el Aprendizaje y la Memoria, del Instituto Tecnológico de Massachusetts (EE.UU.), han descubierto que una red de neuronas «retiene» la información mediante cambios efímeros en el patrón de sus conexiones o sinapsis, según el estudio.

Entre el momento en que lees la contraseña del Wi-Fi en el menú de la cafetería y el momento en que puedes volver a tu portátil para introducirla, tienes que «retenerla» en tu mente. Se trata de un caso clásico de memoria de trabajo en acción que los investigadores llevan décadas tratando de explicar.

Los científicos compararon mediciones de la actividad de las células cerebrales de un animal que realizaba una tarea de memoria de trabajo con los resultados de varios modelos informáticos que representaban dos teorías del mecanismo subyacente para retener información en la mente. El estudio se ha publicado en la revista PLOS Computational Biology.

Los resultados favorecieron fuertemente la noción más reciente de que una red de neuronas almacena la información realizando cambios temporales en sus patrones sinápticos. Contradecían la alternativa tradicional de que la memoria se mantiene gracias a que las neuronas permanecen activas de forma persistente, como un motor al ralentí.
Aunque ambos modelos permitían «retener» información en la mente, sólo las versiones que permitían que las sinapsis cambiaran transitoriamente sus conexiones, o «plasticidad sináptica a corto plazo», producían patrones de actividad neuronal que imitaban lo observado en cerebros reales en funcionamiento, según el estudio.

La idea de que las células cerebrales mantienen los recuerdos estando siempre «encendidas» puede ser más sencilla, reconoció el autor principal, Earl K. Miller, pero no representa lo que hace la naturaleza y no puede producir la sofisticada flexibilidad de pensamiento que puede surgir de la actividad neuronal intermitente respaldada por la plasticidad sináptica a corto plazo.

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«Se necesitan este tipo de mecanismos para dar memoria de trabajo actividad la libertad que necesita para ser flexible», dijo Miller.

«Si la memoria de trabajo fuera sólo actividad sostenida, sería tan sencilla como un interruptor de la luz. Pero la memoria de trabajo es tan compleja y dinámica como nuestros pensamientos», afirma Miller.

Leo Kozachkov, coautor del estudio, afirma que es crucial adaptar los modelos informáticos a los datos del mundo real.
«La mayoría de la gente piensa que la memoria de trabajo ‘ocurre’ en las neuronas: la actividad neuronal persistente da lugar a pensamientos persistentes. Sin embargo, este punto de vista ha sido objeto de escrutinio recientemente porque no concuerda realmente con los datos», dijo Kozachkov.

«Utilizando redes neuronales artificiales con plasticidad sináptica a corto plazo, demostramos que la actividad sináptica, en lugar de actividad neuronalpuede ser un sustrato para la memoria de trabajo. Lo importante de nuestro artículo es que estos modelos ‘plásticos’ de redes neuronales son más parecidos al cerebro, en un sentido cuantitativo, y además presentan ventajas funcionales adicionales en términos de robustez», afirma Kozachkov.

Junto con el coautor principal, John Tauber, el objetivo de Kozachkov no era sólo determinar cómo se puede retener en la mente la información de la memoria de trabajo, sino arrojar luz sobre cómo lo hace realmente la naturaleza. Según el estudio, eso significaba empezar con mediciones «reales» de la actividad eléctrica de cientos de neuronas de la corteza prefrontal de un animal mientras jugaba a un juego de memoria de trabajo.

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Según el estudio, en cada una de las muchas rondas se mostraba al animal una imagen que luego desaparecía. Un segundo después veía dos imágenes, incluida la original, y tenía que mirar la original para ganar una pequeña recompensa. El momento clave es ese segundo intermedio, llamado «periodo de retardo», en el que hay que tener presente la imagen antes de la prueba.

El equipo observó sistemáticamente lo que el laboratorio de Miller había visto muchas veces antes: Según el estudio, las neuronas se activan mucho al ver la imagen original, se activan sólo de forma intermitente durante el retraso y vuelven a activarse cuando hay que recordar las imágenes durante la prueba.

Esta dinámica se rige por una interacción de ritmos cerebrales de frecuencia beta y gamma. En otras palabras, los picos son fuertes cuando la información debe almacenarse inicialmente y cuando debe recordarse, pero sólo son esporádicos cuando debe mantenerse. Según el estudio, los picos no son persistentes durante el retraso.

Además, el equipo entrenó «descodificadores» de software para leer la información de la memoria de trabajo a partir de las mediciones de la actividad de los picos. Eran muy precisos cuando el pico era alto, pero no cuando era bajo, como en el periodo de retardo. Según el estudio, esto sugiere que el pico en sí no representa información durante el retraso.

En otro nivel de análisis, los investigadores descubrieron que durante el periodo de retardo, las sinapsis representaban la información de la memoria de trabajo que el picoteo no.

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Apasionado del running, vegano a los 25 años y comercial de la ropa, apasionado de la criptomonedas, me incorporé al equipo de redacción de Impulsobajio en noviembre de 2021.