Una nueva investigación dirigida por científicos de UCLA Health, en Estados Unidos, y la Universidad de Tel Aviv (Israel) aporta las primeras pruebas fisiológicas del interior del cerebro humano que respaldan la teoría científica dominante sobre cómo el cerebro consolida la memoria durante el sueño. Además, los investigadores descubrieron que la estimulación cerebral profunda dirigida durante un momento crítico del ciclo del sueño parecía mejorar la consolidación de la memoria.

El estudio, publicado en la revista ‘Nature Neuroscience’, podría ofrecer nuevas pistas sobre cómo la estimulación cerebral profunda durante el sueño podría ayudar algún día a pacientes con trastornos de la memoria como la enfermedad de Alzheimer, según el coautor del estudio, el doctor Itzhak Fried.

Para ello se utilizó un novedoso sistema de “bucle cerrado” que emitía impulsos eléctricos en una región del cerebro sincronizados con precisión con la actividad cerebral registrada en otra región.

Según la teoría dominante sobre cómo el cerebro convierte la información nueva en recuerdos a largo plazo durante el sueño, se produce un diálogo nocturno entre el hipocampo -el centro de la memoria cerebral- y la corteza cerebral, asociada a funciones cerebrales superiores como el razonamiento y la planificación.

Esto ocurre durante una fase de sueño profundo, en la que las ondas cerebrales son especialmente lentas y las neuronas de las distintas regiones del cerebro alternan entre el disparo rápido y sincronizado y el silencio.

“Esta es la primera prueba importante, a nivel de neuronas individuales, de que existe este mecanismo de interacción entre el núcleo de la memoria y todo el córtex –afirma Fried, director de cirugía de la epilepsia en UCLA Health y profesor de neurocirugía, psiquiatría y ciencias bioconductuales en la Facultad de Medicina David Geffen de UCLA–. Tiene tanto valor científico para comprender cómo funciona la memoria en los seres humanos como para utilizar ese conocimiento para potenciar realmente la memoria”.

Los investigadores tuvieron una oportunidad única de probar esta teoría de la consolidación de la memoria mediante electrodos en los cerebros de 18 pacientes con epilepsia en UCLA Health. Los electrodos se habían implantado en los cerebros de los pacientes para ayudarles a identificar el origen de sus crisis durante estancias hospitalarias que solían durar unos 10 días.

Desarrollo del estudio

El estudio se llevó a cabo durante dos noches y dos mañanas. Justo antes de acostarse, se mostró a los participantes en el estudio parejas de fotos de animales y 25 famosos, entre ellos estrellas fácilmente identificables como Marilyn Monroe y Jack Nicholson. Inmediatamente se comprobó su capacidad para recordar qué famoso estaba emparejado con qué animal, y se les volvió a examinar por la mañana tras una noche de sueño tranquilo.

Otra noche, se les mostraron 25 nuevas parejas de animales y famosos antes de acostarse. Esta vez, recibieron estimulación eléctrica dirigida durante la noche y por la mañana se comprobó su capacidad para recordar los emparejamientos.

Para administrar esta estimulación eléctrica, los investigadores crearon un sistema de bucle cerrado en tiempo real que Fried comparó con un director de orquesta: El sistema “escuchaba” las señales eléctricas del cerebro y, cuando los pacientes entraban en el periodo de sueño profundo asociado a la consolidación de la memoria, emitía suaves impulsos eléctricos que ordenaban a las neuronas que se disparaban con rapidez “tocar” en sincronía.

Todas las personas evaluadas obtuvieron mejores resultados en las pruebas de memoria tras una noche de sueño con estimulación eléctrica que tras una noche de sueño tranquilo. Los marcadores electrofisiológicos clave también indicaban que la información fluía entre el hipocampo y todo el córtex, lo que aportaba pruebas físicas de la consolidación de la memoria.

“Descubrimos que, básicamente, mejoramos esta autopista por la que la información fluye hacia lugares de almacenamiento más permanentes en el cerebro”, afirma Fried.

En 2012, Fried fue autor de un estudio publicado en el ‘New England Journal of Medicine’ que demostró por primera vez que la estimulación eléctrica puede reforzar la memoria, y su trabajo ha continuado explorando cómo la estimulación cerebral profunda podría mejorar la memoria, pasando ahora a la fase crítica del sueño.

Recientemente ha recibido una subvención de 7 millones de dólares de los NIH para estudiar si la inteligencia artificial puede ayudar a localizar y reforzar recuerdos específicos en el cerebro. “En nuestro nuevo estudio demostramos que podemos mejorar la memoria en general –resalta Fried–. Nuestro próximo reto es si tenemos la capacidad de modular recuerdos específicos”.