Investigadores de la Universidad de Cornell han descubierto que la pupila es clave para comprender cómo y cuándo el cerebro forma recuerdos fuertes y duraderos.
Al estudiar ratones equipados con electrodos cerebrales y pequeñas cámaras de seguimiento ocular, los investigadores determinaron que los nuevos recuerdos se reproducen y consolidan cuando la pupila se contrae durante una subfase del sueño no REM. Cuando la pupila se dilata, el proceso se repite para los recuerdos más antiguos.
La capacidad del cerebro para separar estas dos subetapas del sueño con una microestructura previamente desconocida es lo que evita el «olvido catastrófico», en el que la consolidación de un recuerdo borra a otro.
Los hallazgos podrían conducir a mejores técnicas de mejora de la memoria en humanos y podrían ayudar a los científicos informáticos a entrenar redes neuronales artificiales para que sean más eficientes. El estudio, publicado en Nature , fue dirigido por los profesores adjuntos Azahara Oliva y Antonio Fernández-Ruiz.
A lo largo de un mes, se enseñó a un grupo de ratones a realizar diversas tareas, como recoger agua o galletas como recompensa en un laberinto. Luego, se les colocaron electrodos cerebrales y pequeñas cámaras espía que colgaban frente a sus ojos para seguir la dinámica de sus pupilas. Un día, los ratones aprendieron una nueva tarea y, cuando se quedaron dormidos, los electrodos capturaron su actividad neuronal y las cámaras registraron los cambios en sus pupilas.
«El sueño no REM es cuando se produce la consolidación de la memoria, y estos momentos son períodos de tiempo muy, muy cortos, indetectables para los humanos, como 100 milisegundos», dijo Oliva. «¿Cómo distribuye el cerebro estos análisis de memoria que son muy rápidos y muy cortos a lo largo de toda la noche? ¿Y cómo separa eso el nuevo conocimiento que llega, de manera que no interfiera con el conocimiento antiguo que ya tenemos en nuestras mentes?»
Las grabaciones mostraron que la estructura temporal de los ratones dormidos es más variada y más parecida a las fases del sueño en humanos de lo que se creía anteriormente. Al interrumpir el sueño de los ratones en diferentes momentos y comprobar posteriormente lo bien que recordaban las tareas aprendidas, los investigadores pudieron analizar los procesos.
Cuando un ratón entra en una subfase del sueño no REM, su pupila se encoge y es en ese momento cuando las tareas recientemente aprendidas (es decir, los nuevos recuerdos) se reactivan y consolidan, mientras que los conocimientos previos no. Por el contrario, los recuerdos más antiguos se reproducen e integran cuando la pupila está dilatada.
«Es como un nuevo aprendizaje, un conocimiento antiguo, un nuevo aprendizaje, un conocimiento antiguo, y eso fluctúa lentamente a lo largo del sueño», dijo Oliva. «Estamos proponiendo que el cerebro tiene una escala de tiempo intermedia que separa el nuevo aprendizaje del conocimiento antiguo».
Más información: La microestructura del sueño organiza la reproducción de la memoria, Nature (2024). DOI: 10.1038/s41586-024-08340-w
