Por primera vez, investigadores del Instituto de Bioingeniería de Catalunya han registrado en humanos y de manera simultánea la actividad cerebral de dos áreas clave vinculadas a la memoria: el hipocampo y el neocórtex. El estudio se ha realizado gracias a la participación voluntaria de personas con epilepsia, que, debido a su enfermedad, llevan implantados electrodos intracraneales. Los participantes llevaron a cabo tareas de memoria espacial, haciendo uso de la realidad virtual.
El sabor de la merienda al salir del cole, el primer beso, aquella fiesta hasta el amanecer. Los recuerdos son nuestra forma de viajar al pasado y, pese a lo fácil que pueda resultarnos rememorar una situación, el proceso cerebral que tiene lugar es complejo y sigue siendo, en gran parte, un misterio. ¿En qué mecanismo biológico se basa esta capacidad para viajar al pasado?
Un estudio liderado por Paul Verschure, profesor de Investigación ICREA en el Instituto de Bioingeniería de Catalunya (IBEC) y publicado recientemente en la revista Nature Communications, desvela una cuestión fundamental sobre la memoria humana: por primera vez se demuestra que el hipocampo es el responsable de coordinar el proceso de recuperación de un recuerdo. Una hipótesis que, hasta el momento, solo se barajaba de forma teórica.
La clave que ha permitido dar con este hallazgo reside en los voluntarios que han participado en el estudio. Se trata de pacientes de epilepsia que, con el objetivo de monitorizar su enfermedad, llevan implantados electrodos intracraneales.
“Estos pacientes nos ofrecían una oportunidad extraordinaria. Gracias a sus implantes, hemos podido registrar simultáneamente la actividad neurofisiológica del hipocampo y el neocórtex, algo que ningún otro estudio en humanos había logrado antes”, subraya Verschure, investigador principal en el grupo de SPECS (Sistemas sintéticos, Perceptivos, Emotivos y Cognitivos).
La realidad virtual, una gran aliada para la neurociencia
Además, la investigación ha contado con un elemento poco habitual: la realidad virtual. “Queríamos ver qué sucede en los procesos de memoria cuando manipulamos el espacio donde estos se desarrollan”, explica Daniel Pacheco, investigador posdoctoral en el grupo SPECS del IBEC y primer autor del artículo. “Nuestro experimento virtual permite disociar la relación existente entre una imagen y el contexto que la rodea”, añade.
Los participantes del estudio debían recorrer un laberinto virtual formado por cuatro habitaciones, cada una con veinte imágenes en su interior. Las habitaciones poseían texturas distintas en las paredes, que servían para identificarlas como contextos diferentes.
Primero, cada participante recorría las habitaciones y observaba las imágenes. Después, volvían a recorrer el laberinto ligeramente modificado: los investigadores habían cambiado las ochenta imágenes iniciales, algunas se encontraban en una habitación distinta y otras habían sido sustituidas por imágenes nuevas. Los participantes tenían que indicar qué imágenes habían visto antes y cuáles no.
“La memoria implica la conservación de la información a lo largo del tiempo. Recordar un episodio requiere, por tanto, el restablecimiento de un estado dinámico en el cerebro, un ‘engrama”, subraya Pacheco. Los denominados engramas de memoria son huellas, patrones en la actividad del cerebro que se originan cuando creamos un nuevo recuerdo. Cada vez que rememoramos una situación, el engrama se reproduce de nuevo.
Según revela el experimento, cuando una persona está recordando un suceso, es el hipocampo quien inicia un determinado engrama y, 500 milisegundos después, el neocórtex se suma a esta actividad.
“Nuestro estudio demuestra que la memoria episódica se basa en interacciones coordinadas dentro de una red hipocampo-neocórtex. Estos resultados proporcionan un gran avance en nuestra comprensión del mecanismo cerebral que subyace a la memoria episódica y abren nuevas líneas de investigación relacionadas con la orquestación de los engramas de la memoria desde una perspectiva global del cerebro”, afirma Verschure.
Las aplicaciones futuras que albergan los resultados de este estudio son ambiciosas y muy variadas: desde el tratamiento de aquellas personas que han sufrido episodios traumáticos, hasta su uso en casos de optimización del aprendizaje.
Referencia bibliográfica:
Pacheco et al. "Coordinated representational reinstatement in the human hippocampus and lateral temporal cortex during episodic memory retrieval". Nature Communications, 10, 2255 (2019)
El estudio, liderado por el Instituto de Bioingeniería de Cataluña, ha contado con la colaboración de Rodrigo Rocamora, líder de la Unidad de Epilepsia del Hospital del Mar de Barcelona, y de Nikolai Axmacher, investigador principal del Instituto de Neurociencia Cognitiva de la Universidad de Ruhr Bochum (Alemania); y está enmarcado dentro del proyecto CDAC, liderado por Paul Verschure y financiado mediante una ERC Advanced Grant.
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