Investigadores de la LMU, el Instituto Max Planck para el Desarrollo Humano y la Universidad de Oxford han investigado cómo afecta el sueño a la memoria. Descubrieron una conexión entre la respiración y la aparición de ciertos patrones de actividad cerebral durante el sueño que se asocian a la reactivación del contenido de la memoria. Los datos apuntan a posibles consecuencias de una respiración poco saludable sobre la memoria. ¿Cómo se consolidan los recuerdos durante el sueño?
Los investigadores dirigidos por el Dr. Thomas Schreiner, jefe del grupo de investigación Emmy Noether junior del Instituto de Psicología de la LMU, ya habían demostrado en 2021 que existe una conexión directa entre el desarrollo de ciertos patrones de actividad cerebral relacionados con el sueño y la reactivación del contenido de la memoria durante el sueño. Sin embargo, aún no estaba claro si estos ritmos están orquestados por un marcapasos central. Por ello, los investigadores volvieron a analizar los datos junto con científicos del Instituto Max Planck para el Desarrollo Humano de Berlín y la Universidad de Oxford. Sus resultados identificaron la respiración como un posible marcapasos, lo que significa que nuestra respiración influye en cómo se consolidan los recuerdos durante el sueño.
Relación entre la respiración y el sueño
En el estudio original, los investigadores mostraron 120 imágenes a 20 participantes a lo largo de dos sesiones. Todas las imágenes estaban asociadas a palabras concretas. A continuación, los participantes durmieron unas dos horas en el laboratorio del sueño. Cuando se despertaron, se les preguntó sobre las asociaciones que habían aprendido. Durante toda la fase de aprendizaje y sueño, se registraron su actividad cerebral y su respiración mediante EEG. Los investigadores descubrieron que el cerebro dormido reactiva espontáneamente los contenidos aprendidos en presencia de las llamadas oscilaciones lentas y husos de sueño (fases cortas de aumento de la actividad cerebral). La precisión del acoplamiento de estos ritmos cerebrales relacionados con el sueño aumenta de la infancia a la adolescencia y vuelve a disminuir con la edad.
Dado que la frecuencia respiratoria también cambia con la edad, los investigadores analizaron a continuación los datos en relación con la respiración registrada y pudieron establecer una conexión entre ambos: Los resultados muestran que la respiración y la formación de patrones característicos de oscilación lenta y huso están relacionados . Aunque otros estudios ya habían encontrado una conexión entre la respiración y la cognición mientras se está despierto, este trabajo deja claro que la respiración también es importante para el procesamiento de la memoria durante el sueño.
Las personas mayores sufren a menudo trastornos del sueño, problemas respiratorios y deterioro de la función de la memoria. Los investigadores querían investigar si existen conexiones entre estos fenómenos y si las intervenciones -como el uso de mascarillas CPAP, que ya se utilizan para tratar la apnea del sueño- tienen sentido desde una perspectiva cognitiva.
Cómo refuerza el sueño la memoria
Aunque se sabe que el sueño desempeña un papel crucial en el fortalecimiento de la memoria, los científicos siguen intentando descifrar cómo se produce este proceso en el cerebro durante la noche. Una investigación dirigida por científicos de UCLA Health y la Universidad de Tel Aviv aporta las primeras pruebas fisiológicas del interior del cerebro humano que apoyan la teoría científica predominante 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. Una nueva investigación aporta las primeras pruebas fisiológicas del interior del cerebro humano que respaldan la teoría científica predominante sobre cómo el cerebro consolida la memoria durante el sueño. Además, la estimulación cerebral profunda durante un momento crítico del ciclo del sueño parece mejorar la consolidación de la memoria.
La investigación, publicada en Nature Neuroscience, podría aportar nuevas pistas sobre cómo la estimulación cerebral profunda durante el sueño podría algún día ayudar a pacientes con trastornos de la memoria como la enfermedad de Alzheimer. 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 predominante sobre cómo el cerebro convierte la nueva información en memoria a largo plazo cuando se va a dormir, de la noche a la mañana se produce un diálogo entre el hipocampo -el centro de memoria del cerebro- y la corteza cerebral, asociada a funciones cerebrales superiores como el pensamiento y la planificación.
Esto ocurre durante un periodo de sueño profundo, cuando las ondas cerebrales son especialmente lentas y las neuronas de todas las regiones del cerebro alternan entre el disparo rápido y sincrónico y el silencio. Se trata de la primera prueba importante a nivel de neuronas individuales de que este mecanismo de interacción entre el centro de la memoria y todo el córtex existe realmente. Tiene valor científico tanto para comprender cómo funciona la memoria en los seres humanos como para utilizar ese conocimiento para reforzarla de verdad. Los investigadores tuvieron la oportunidad única de probar esta teoría de la consolidación de la memoria utilizando electrodos en los cerebros de 18 pacientes con epilepsia en UCLA Health. Los electrodos se implantaron en los cerebros de los pacientes para identificar la causa de sus crisis durante su estancia en el hospital, que suele durar unos diez días.
Estimulación cerebral profunda
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 reconocibles 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 a la mañana siguiente de 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 habían desarrollado 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 la fase de sueño profundo, la asociada a la consolidación de la memoria, emitía suaves impulsos eléctricos que ordenaban a las neuronas que se disparaban rápidamente «tocar» en sincronía. Todas las personas evaluadas obtuvieron mejores resultados en las pruebas de memoria tras una noche de estimulación eléctrica que tras una noche de sueño tranquilo. Los marcadores electrofisiológicos clave también sugerían que la información fluía entre el hipocampo y todo el córtex, lo que constituía una prueba física de la consolidación de la memoria. Los investigadores descubrieron que esta autopista, a través de la cual la información fluye hacia lugares de almacenamiento más permanentes en el cerebro, podría mejorarse fundamentalmente. El siguiente reto sería saber si los investigadores serán capaces de modular determinados recuerdos.
