Las ratas usan una repetición mental instantánea para decidir su próximo movimiento

Investigadores del Instituto Picower para el aprendizaje y la memoria del MIT han descubierto que las ratas usan una repetición mental de sus acciones que las ayuda a decidir qué hacer a continuación. El trabajo arroja nueva luz sobre cómo aprenden y recuerdan los animales y los seres humanos

El trabajo se publicará en la edición del 27 de agosto de la revista Neuron.

«Al entender cómo están estructurados los pensamientos y los recuerdos, podemos conocer mejor cómo se alteran en enfermedades y trastornos de la memoria y el pensamiento como el Alzheimer y la esquizofrenia», dijo el autor del estudio, Matthew A. Wilson, profesor de Neurociencia en el Instituto Picower. «Esta comprensión puede llevarnos a nuevos métodos de diagnóstico y tratamiento».

El laboratorio de Wilson explora cómo las ratas forman y recuperan recuerdos grabando —con un nivel de precisión sin precedentes— la actividad de ciertas neuronas individuales en el hipocampo, mientras el animal está realizanso tareas, haciendo una pausa entre acciones, y en el sueño. El hipocampo es una región del cerebro con forma de caballito de mar que los investigadores creen es crítica para el aprendizaje y la memoria.

Trabajos anteriores de Wilson han demostrado que después de los animales corren en un laberinto, su cerebro «reproduce» durante el sueño la secuencia de acontecimientos que experimentaron durante la vigilia. Los investigadores creen que este proceso es clave para reforzar durante el sueño la consolidación de la memoria en los animales y los seres humanos.

El último estudio muestra que estas secuencias también se producen cuando los animales están despiertos y les pueden ayudar a decidir qué hacer a continuación.

Repetición no tan instantánea

Cuando una rata se mueve en un laberinto, determinadas neuronas dllamadas «células de sitio», que responden al entorno físico de los animales, se disparan en patrones y secuencias que son únicas para cada uno de los diferentes lugares. Al observar los patrones de las células que se disparan, los investigadores pueden decir en qué parte del laberinto está corriendo el animal.

Cuando la rata está despierta, pero aún está quieta en el laberinto, las neuronas se disparan con el mismo patrón de actividad que se produjo mientras estaba corriendo. La repetición mental de las secuencias de la experiencia del animal se produce tanto en el orden de tiempo hacia adelante como en reversa.

«Este puede ser el equivalente del ‘pensamiento’ en la rata», dijo Wilson. «Este proceso de pensamiento se parece mucho a la reactivación de la memoria que vemos en los estados de sueño no-REM, que consiste en ráfagas de secuencias de memoria comprimidas en el tiempo que duran una fracción de segundo.

«Por lo tanto, pensar y soñar pueden compartir los mismos mecanismos de reactivación de la memoria», dijo.

Los bloques de construcción de la memoria

«Este estudio reúne conceptos relacionados con el pensamiento, la memoria y los sueños que surgen todos, potencialmente, de un mecanismo unificado enraizado en el hipocampo», dijo el co-autor Fabian Kloosterman, asociado postdoctoral senior.

Los resultados del equipo muestran que las experiencias extensas, que en realidad podrían haber tomado decenas de segundos o minutos, se repiten en sólo una fracción de segundo. Para ello, el cerebro enlaza piezas más pequeñas para construir la memoria de una experiencia extensa.

Los investigadores especularon que esta estrategia podría ayudar a las diferentes áreas del cerebro a compartir la información —y manejarse con múltiples memorias que pueden compartir contenidos— de manera flexible y eficiente. «Estos resultados indican que la reproducción ampliada se compone de cadenas de subsecuencias menores, que pueden reflejar una estrategia para el almacenamiento y la expresión flexible de los recuerdos de una experiencia prolongada», dijo Wilson.

Por otra parte, al comparar el contenido de la reproducción con la ubicación física de la rata en la pista y su comportamiento real, inmediatamente antes y después del suceso de reproducción, los investigadores podrían decir que la rata no estaba pensando acerca de su experiencia más reciente, sino también sobre otras opciones, como: «¿Qué pasa si me doy la vuelta y vuelvo de la forma en que vine?» o «¿Cómo he llegado hasta aquí si mi punto de partida está en un lugar distante?»

Esto sugiere que los mismos mecanismos cerebrales entran en juego para recordar el pasado y considerar las acciones futuras, reforzando el trabajo reciente de otros neurocientíficos fuera del MIT, que han establecido que, en los seres humanos, los procesos cognitivos relacionados con recordar episodios y evaluación de los acontecimientos futuros se superponen en gran medida.

La formación de la memoria y la planificación del futuro son algunas de las funciones cognitivas dañadas por enfermedades como el Alzheimer, la esquizofrenia y la psicosis.

«Una mejor comprensión de cómo utilizar las memorias, no sólo para aprender de las experiencias del pasado, sino también para explorar nuestras opciones de futuro, nos puede dar una visión de cómo falla el sistema en estas condiciones de enfermedad», dijo Kloosterman.

Los investigadores del MIT planean seguir estudiando la relación entre la reproducción en estado despierto y la cognición en animales ocupados en tareas más exigentes cognitivamente, como los relacionados con opciones múltiples, donde la rata tiene que tomar una decisión ( «qué debo hacer, ir a la izquierda o a la derecha?») en base a una regla aprendida antes.

Esta investigación fue apoyada por National Institutes of Health (NIH).

Fuente: Eurekalert. Aportado por Eduardo J. Carletti

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