Investigadores del Hospital Universitario Cedars-Sinai, Estados Unidos, han descubierto cómo las células cerebrales responsables de la memoria de trabajo (el tipo necesario para recordar, por ejemplo, un número de teléfono el tiempo suficiente como para marcarlo) coordinan el enfoque intencional y el almacenamiento de información a corto plazo.
La memoria de trabajo, que permite al cerebro almacenar información durante sólo unos segundos, es frágil y requiere un enfoque continuo para mantenerse. Según el doctor Ueli Rutishauser, director del Centro de Ciencia y Medicina Neural de Cedars-Sinai y autor principal del estudio, la memoria de trabajo puede verse afectada por diversas enfermedades y afecciones, como el Alzheimer o el trastorno por déficit de atención e hiperactividad.
"Creemos que comprender el aspecto de control de la memoria de trabajo será fundamental para desarrollar nuevos tratamientos para estas y otras afecciones neurológicas", dijo Rutishauser.
Qué son las neuronas PAC, claves para la memoria
Para explorar cómo funciona la memoria de trabajo, los investigadores registraron la actividad cerebral de 36 pacientes hospitalizados a quienes se les implantaron electrodos quirúrgicamente en el cerebro como parte de un procedimiento para diagnosticar la epilepsia.
En una pantalla de computadora, a los pacientes se les mostró una sola fotografía o una serie de tres fotografías de varias personas, animales, objetos o paisajes. Luego, la pantalla quedó en blanco durante poco menos de tres segundos, lo que obligó a los pacientes a recordar las fotos que acababan de ver. A continuación se les mostró otra foto y se les pidió que decidieran si era la que (o una de las tres) habían visto antes.
Cuando los pacientes que realizaban la tarea de memoria de trabajo pudieron responder con rapidez y precisión, los investigadores observaron la activación de dos grupos de neuronas: neuronas de "categoría" que se activan en respuesta a una de las categorías que se muestran en las fotografías, como animales, y neuronas de "fase" -acoplamiento de amplitud" o neuronas PAC.
Las conductoras de la memoria de trabajo
Identificadas recientemente en este estudio, las neuronas PAC no contienen -justamente- ningún contenido, pero utilizan un proceso llamado acoplamiento de fase-amplitud para garantizar que las neuronas de categoría enfoquen y almacenen el contenido que han adquirido.
Las neuronas PAC se activan al mismo tiempo que las ondas theta del cerebro, que están asociadas con la concentración y el control, así como con las ondas gamma, que están relacionadas con el procesamiento de la información. Esto les permite coordinar su actividad con neuronas de categoría, mejorando la capacidad de los pacientes para recordar información almacenada en la memoria de trabajo.
"Imagínese que cuando el paciente ve una foto de un perro, sus neuronas de categoría comienzan a disparar 'perro, perro, perro' mientras que las neuronas PAC disparan 'enfocar/recordar'", dijo Rutishauser.
"A través del acoplamiento fase-amplitud, los dos grupos de neuronas crean una armonía superponiendo sus mensajes, lo que resulta en 'recuerda al perro'. Es una situación en la que el todo es mayor que la suma de sus partes, como escuchar a los músicos de una orquesta tocar juntos. El director, al igual que las neuronas PAC, coordina a los distintos actores para que actúen en armonía".
Las neuronas PAC realizan su trabajo en el hipocampo, una parte del cerebro que se sabe desde hace mucho tiempo que es importante para la memoria a largo plazo. Este estudio ofrece la primera confirmación de que el hipocampo también desempeña un papel en el control de la memoria de trabajo.
Este estudio se realizó como parte de un consorcio multiinstitucional financiado por la Iniciativa de Investigación del Cerebro a través del Avance de Neurotecnologías Innovadoras de los Institutos Nacionales de Salud, o Iniciativa BRAIN, y dirigido por Cedars-Sinai junto con la Universidad de Toronto y la Facultad de Medicina Johns Hopkins.
"Uno de los objetivos de la Iniciativa BRAIN es descubrir, mediante el uso de tecnologías innovadoras, propiedades del cerebro humano que hasta ahora han sido difíciles, si no imposibles, de estudiar", afirmó el doctor John Ngai, PhD, director de la Iniciativa NIH BRAIN.
"Aquí, al aprovechar oportunidades inusuales respaldadas por la iniciativa para iluminar procesos complejos en humanos, el Laboratorio Rutishauser está arrojando luz sobre la forma en que ciertas neuronas respaldan la forma en que se almacenan los recuerdos en el cerebro, un proceso que está lejos de comprenderse en trastornos cerebrales devastadores como la enfermedad de Alzheimer y otras demencias".
Otros autores de Cedars-Sinai involucrados en este estudio incluyen a Jan Kaminski, Umais Khan, Michael Kyzar, Chrystal Reed y Adam Mamelak. También participaron en el estudio Andrea Schjetnan y Taufik Valiante de la Universidad de Toronto, y Yousef Salimpour y William Anderson de la Facultad de Medicina Johns Hopkins.