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Sueño y Memoria

Extraído del Capítulo “Mejorando nuestras memorias durante la vigilia y el sueño” autoras: Forcato Cecilia & Carbone Julia, del Libro "Investigación en Neurociencias y Sistemas Complejos". ISBN: 978-987-3679-23-0

Desde fines del siglo XIX se postula que el sueño juega un rol central en la formación de memorias; dormir luego del aprendizaje típicamente lleva a un mejor desempeño en la evocación posterior comparado con un período igual de vigilia. Sin ir más lejos, cualquiera de nosotros ha experimentado alguna vez que el hecho de aprender algo antes de ir a dormir hace que al levantarnos “mágicamente” tengamos la sensación de saber bien eso que aprendimos previamente. En realidad no es magia. Hoy en día se conocen muchos de los mecanismos que ocurren mientras dormimos que hacen que nuestras memorias se almacenen mejor.

Hipótesis de la Consolidación Activa de la Memoria durante el sueño

Durante varias décadas se consideró al sueño como un protector pasivo de las nuevas memorias debido a que durante el mismo se reducía la capacidad de responder a estímulos externos, protegiendo así a las memorias contra las posibles interferencias de la vigilia, entre ellas sucesivas rondas de adquisición de nueva información. Hoy en día una de las hipótesis más importantes que explican cuál es el rol del sueño en la mejora de memorias, es la hipótesis de la consolidación activa de la memoria durante el sueño (Born & Diekelmann, 2010; Born & Wilhelm, 2012). La misma postula que durante el sueño de ondas lentas las memorias se reactivan espontáneamente y la información adquirida en vigilia comienza a transferirse y redistribuirse desde el hipocampo a la corteza cerebral. El hipocampo se ubica en el lóbulo temporal y se lo considera un centro de almacenaje transitorio y de aprendizaje rápido. Por otro lado, la corteza aprendería lentamente pero la información sería almacenada allí de forma permanente. Así, durante el sueño de ondas lentas, en el cual la corteza oscila entre un estado de máxima actividad (toda la corteza “habla”) a uno de mínima actividad (toda la corteza “se silencia”), orquestaría el diálogo entre el hipocampo y la corteza. Podríamos entonces pensar que las ondas lentas son el director de orquesta que dirige el diálogo entre hipocampo y la corteza, coordinando el flujo de información desde un centro de almacenaje temporario a uno permanente. Por lo tanto, el sueño ya no tendría un papel pasivo como protector contra interferencias sino que ocuparía un rol activo en el almacenamiento e integración de nueva información adquirida durante la vigilia.

Trabajos que revolucionaron la investigación en el área del sueño y la memoria

Hay dos trabajos que merecen ser mencionados ya, que según nuestra opinión, han dado un giro de 180° a cómo se venían abordando las investigaciones de sueño y memoria. Cómo mencionamos anteriormente, existen reactivaciones espontáneas de las memorias durante el sueño, un fenómeno conocido como “replay”. Sin embargo, recién en el 2007, (Ji & Wilson, 2007) evidenciaron cómo la activación de una secuencia de neuronas mientras las ratas recorrían un laberinto en ocho, se repetía cuando luego las ratas dormían en sueño de ondas lentas. En el experimento las ratas recorrían un laberinto en ocho durante la vigilia mientras los experimentadores registraban la actividad de neuronas hipocampales que se activan frente a lugares específicos del espacio (place cells) y neuronas corticales (del área visual primaria en donde no hay place cells). Luego registraban la actividad de las mismas neuronas mientras las ratas dormían. Lo que observaron fue que la secuencia de disparo de las neuronas hipocampales durante el sueño de ondas lentas era similar al observado durante vigilia cuando las ratas recorrían el laberinto. De la misma forma, las neuronas de la corteza visual disparaban, durante el sueño de ondas lentas, con el mismo patrón que durante la vigilia cuando se enfrentaban a las distintas claves visuales que había en el laberinto. Es decir, durante el sueño se estaba reactivando la experiencia vivida en la vigilia, y lo más llamativo fue que cada vez que disparaban las neuronas del hipocampo relacionadas con la experiencia, disparaban a su vez las neuronas de la corteza, evidenciando el diálogo entre estas dos regiones cerebrales durante el sueño. Si bien el resultado anterior fue revolucionario en el campo de las neurociencias ya que demostraba el “replay” de memorias durante el sueño, no estudiaba qué efecto tenía éste en el comportamiento posterior del animal. Este punto fue tratado en Rasch y colaboradores (2007). Ellos realizaron un estudio elegante y detallado en humanos pero no estudiando reactivaciones espontáneas sino induciendo reactivaciones durante el sueño a través de la presentación de claves ligadas al aprendizaje previo (recordatorios). Así, entrenaron participantes en una tarea de localización de objetos en el espacio, presentados a través de cartas en la computadora, lo que nosotros conocemos como “memo-test”. A la noche, antes de dormir, se les colocaron electrodos en el cuero cabelludo a los participantes para registrar la actividad eléctrica del cerebro mientras durmiesen. Luego aprendieron la localización de los objetos en presencia de un olor a rosas. Los participantes durmieron durante ocho horas y durante las primeras fases de sueño de ondas lentas recibieron el olor a rosas (recordatorio) o solución fisiológica (Figura 1).

Figura 1. Reactivación de memorias durante el sueño. Si se presenta en sueño de ondas lentas (fase 3 y 4) una clave asociada a la información adquirida en vigilia se produce un reforzamiento en la memoria. Sin embargo, si se presenta solución fisiológica o un olor no congruente al aprendizaje original la memoria no se mejora. Tampoco se mejora si la clave es presentada en sueño de movimientos oculares rápidos o si se presenta el olor durante SOL pero no estuvo previamente asociado a la información. (Forcato & Carbone, 2018).

Por la mañana se despertó a los participantes y luego se los evaluó para determinar cuántas posiciones de objetos recordaban correctamente. Lo que observaron fue que el grupo que recibió el olor a rosas durante el entrenamiento y durante el sueño de ondas lentas recordó significativamente más posiciones correctas que el grupo que recibió solución fisiológica. Ahora, uno puede pensar que el olor a rosas por sí solo, presentado durante el sueño de ondas lentas podría mejorar la memoria. De ser así, mandaríamos a todos nuestros alumnos a dormir en presencia de olores para obtener mejores resultados académicos. Sin embargo, ellos demostraron que esto no era así. El olor debía estar ligado a la tarea de aprendizaje y a su vez ser presentado durante el sueño de ondas lentas. Si los participantes aprendían la tarea sin olor, el aroma a rosas no producía ninguna mejora en la memoria cuando era presentado después durante el sueño. También observaron que presentarlo en otra fase de sueño, como en sueño MOR, no tenía efecto reforzador, tampoco si era presentado inmediatamente antes de ir a dormir. Estos resultados, fueron unos de los primeros en indicar que la mejora en la memoria observada luego de dormir era el producto de que la información adquirida recientemente había sido reactivada durante el sueño facilitando así su consolidación.

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Referencias bibliográficas

Born, Jan, Wilhelm, Ines (2012). “System consolidation of memory during sleep.” Psycholological Research, 76, pp 192–203.

Diekelmann, Susanne, Born, Jan (2010). “The memory function of sleep.” Nature Review Neuroscience; 11, pp 114-126.

Ji, Daoyun, & Wilson, Mattew A. (2007). “Coordinated memory replay in the visual cortex and hippocampus during sleep.” Nature Neuroscience, 10, pp 100-107.

Rasch B, Büchel C, Gais S, Born J. (2007) Odor cues during slow-wave sleep prompt declarative memory consolidation. Science. 2007 Mar 9;315(5817):1426-9.