Reading specific memories from human neurons before and after sleep

La memoria humana no es una biblioteca estática donde los archivos reposan intactos en los estantes; es un proceso vivo y cambiante que se transforma a medida que atravesamos nuestros días y noches. Una de las capacidades más extraordinarias de la mente humana es la capacidad de recordar un evento único y específico tras haberlo experimentado una sola vez, como el rostro de una persona conocida brevemente o un lugar visitado por primera vez. Los científicos saben desde hace tiempo que diferentes partes del cerebro trabajan en conjunto para almacenar estos momentos, pero comprender exactamente cómo el cerebro codifica un recuerdo específico y cómo esa codificación cambia con el tiempo ha sido algo elusivo. La cuestión de si realmente podemos leer el contenido específico de un recuerdo directamente de la actividad eléctrica de las células cerebrales es una frontera principal en la neurociencia, con implicaciones para comprender cómo aprendemos y cómo podríamos, algún día, ayudar a quienes luchan por recordar.

Un nuevo estudio ha dado un paso significativo hacia la respuesta a esta pregunta al escuchar directamente las señales eléctricas de las células cerebrales humanas. Los investigadores trabajaron con pacientes que ya estaban bajo monitorización médica por otras afecciones, utilizando diminutos electrodos colocados dentro del cerebro para registrar el disparo de neuronas individuales. Estos pacientes observaron un episodio audiovisual único y específico —un clip de video particular— y luego, tras un periodo de tiempo que incluyó el sueño, se les pidió que recordaran detalles de ese video. El equipo construyó un modelo computacional sofisticado, un tipo de inteligencia artificial diseñada para reconocer patrones complejos, para analizar los picos de electricidad de las neuronas. Este modelo aprendió a conectar los patrones de disparo específicos de las células cerebrales durante la visualización inicial con los conceptos específicos que los pacientes recordaron más tarde, tales como los nombres de personas o lugares que vieron en el video.

Los resultados revelaron una historia dinámica de cómo se procesan y almacenan los recuerdos. Cuando los investigadores probaron el modelo con recuerdos evocados antes del sueño, encontraron que la actividad eléctrica en el lóbulo temporal medial, una región profunda del cerebro conocida por su papel en la formación de nuevos recuerdos, era suficiente para predecir lo que el paciente recordaría. Sin embargo, después de que los pacientes durmieron, el panorama cambió. El mismo modelo, al ser alimentado únicamente con datos del lóbulo temporal medial, ya no pudo decodificar los recuerdos. En su lugar, la capacidad de predecir los conceptos recordados se desplazó a la corteza frontal, una región en la parte delantera del cerebro involucrada en el pensamiento de alto nivel y la organización. El modelo entrenado con señales de la corteza frontal funcionó bien para los recuerdos evocados después del sueño, pero falló al hacerlo antes del sueño. Además, los investigadores observaron que cuanto mejor podía la corteza frontal decodificar el recuerdo, más sueño no REM había experimentado el paciente, sugiriendo un vínculo directo entre la calidad del sueño y este cambio en dónde reside el recuerdo en el cerebro.

Estos hallazgos sugieren que un recuerdo específico no está bloqueado en un solo lugar del cerebro, sino que está distribuido a través de diferentes poblaciones neuronales, y que esta distribución se transforma a medida que pasamos de la vigilia al sueño. El estudio indica que el cerebro reorganiza la información de una experiencia única, moviendo la representación primaria de ese recuerdo desde los centros de memoria profundos hacia la corteza frontal a medida que el sueño progresa. Este cambio a nivel de todo el sistema implica que el cerebro no simplemente almacena un archivo y lo deja solo; el cerebro reescribe activamente la ubicación de la huella de la memoria. Si bien la investigación se realizó en un grupo pequeño de pacientes y depende de modelos entrenados con datos específicos, la capacidad de decodificar recuerdos generados internamente a partir de la actividad cerebral apunta hacia un futuro donde podríamos ser capaces de potenciar o incluso silenciar recuerdos específicos, ofreciendo nuevos caminos potenciales para tratar trastornos que afectan la forma en que las personas recuerdan sus vidas.