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Neurociencia

Los relieves de la memoria

Durante el sueño REM ‒cuando se producen los sueños‒ se forman nuevas conexiones entre las células cerebrales

Sono_fapesp_sandrajavera_ilustraSandra JaveraMientras se duerme ‒y eso se sabe desde hace ya algún tiempo‒, el cerebro consolida la memoria de sucesos recientes e importantes. En tanto, es necesario estar despierto y atento para registrar una información nueva. Pero los cambios en los circuitos cerebrales que fijarán la memoria y permitirán que se la recuerde tiempo después ocurren sólo más tarde, al dormir. Hasta allí, los expertos en sueño y memoria parecen estar de acuerdo. Sin embargo, las opiniones divergen acerca de cómo se concreta la consolidación de la memoria y en cuál de las etapas del sueño esto sucede. Un estudio reciente a cargo de investigadores brasileños elimina una parte de estas dudas y cuestiona la idea más aceptada hasta el momento, que indica cómo se robustecen las memorias al dormir.

En una serie de experimentos realizados con ratas, los animales modelo para el estudio del sueño y de la memoria, investigadores de São Paulo y de Rio Grande do Norte demostraron que durante el sueño se concreta efectivamente la eliminación o la “poda” de las conexiones (sinapsis) más débiles entre las células cerebrales, tal como lo habían postulado en 2003 dos científicos italianos. Pero los brasileños verificaron que, mientras el animal duerme, también se produce el refuerzo de las sinapsis. “El modelo sugerido por Giulio Tononi y Chiara Cirelli no está equivocado, pero es insuficiente, pues da cuenta tan sólo de una parte de la realidad”, afirma el neurocientífico Sidarta Ribeiro, investigador de la Universidad Federal de Rio Grande do Norte (UFRN) y coordinador de este nuevo estudio.

En ese trabajo, publicado en la revista Neurobiology of Learning and Memory, Ribeiro y sus colaboradores crearon en laboratorio una situación que simula el aprendizaje y luego hicieron un seguimiento de lo que sucedía en el cerebro de los animales. En los experimentos, el biólogo Julien Calais ponía a las ratas (una por vez) dentro una caja con la cual éstas se encontraban familiarizadas y las dejaba explorar el ambiente libremente. Luego incorporaba allí cuatro objetos –elaborados por él mismo con cebillos de zapatos, trozos de caños y tachas– con los cuales los animales nunca habían tenido contacto. Como las ratas son animales curiosos y de hábitos nocturnos, Calais usó una cámara infrarroja que permite filmar a oscuras para cerciorarse de que los animales se interesaban  en conocer los nuevos juguetes.

El científico esperaba que los roedores pasasen un tiempo tanteando los objetos con sus vibrisas (los bigotes) y luego los mantenía despiertos durante los 90 minutos siguientes. A continuación, los dejaba dormir durante tres horas, mientras realizaba el seguimiento del sueño con aparatos que registran las alteraciones eléctricas del cerebro. Con la ayuda de la genetista Elida Ojopi y del neurólogo Koishi Sameshima, Calais observó que durante el sueño REM –la más corta de las cuatro fases del sueño, en la cual se producen los sueños– ciertos genes codificadores de proteínas que forman las sinapsis se encuentran activos en el hipocampo, la región cerebral que funciona como puerta de entrada de la memoria.

Es un resultado que no todos esperaban observar. Algunos años atrás, Tononi y Cirelli habían demostrado que esos genes, en general, se desactivaban progresivamente, a medida que los roedores adormecían y su sueño se hacía más profundo. Con base en estos datos y en los de otros estudios, postularon la denominada hipótesis de la homeostasis sináptica. De acuerdo con esa idea, una información nueva –una música que nunca se ha escuchado, por ejemplo– se transforma en recuerdo mediante una secuencia de eventos químicos que se inicia durante la vigilia y crea nuevas conexiones entre las neuronas. Durante el sueño, las conexiones más frágiles, de los sucesos que se olvidarán, se deshacen. Es como si el dormir podase las informaciones menos importantes, como un jardinero que desbasta el árbol de las recordaciones.

Pero Sidarta Ribeiro no estaba convencido de esto. Para él, los italianos se habían basado en experimentos que no bastaban como para dar sustento a la hipótesis de la homeostasis sináptica. Ribeiro empezó a estudiar el sueño durante su doctorado, bajo la orientación de Claudio Vianna de Mello y Constantine Pavlides, en la Universidad Rockefeller, en Estados Unidos. En 1999, demostró que en la fase REM se producía un aumento de la expresión de algunos genes. Pero no siempre ocurría eso. Esa activación sólo se concretaba si el animal hubiese sido expuesto a nuevas informaciones –en otras palabras, si hubiese aprendido algo– antes de dormir.

Tallado
Esta razón lo llevó a planificar los experimentos realizados por Calais, que demostraron la desactivación de genes ligados a la formación de sinapsis durante el sueño de ondas lentas y la reactivación de algunos de ellos en un estadio posterior, el sueño REM, también conocido como sueño paradójico, pues en ese momento el cerebro se encuentra tan activo como en la vigilia. Estos resultados complementan los estudios que realizara Ribeiro a lo largo de los últimos 15 años y favorecen la hipótesis que él formulara en 2004, cuando todavía trabajaba con Miguel Nicolelis en la Universidad Duke.

De acuerdo con esa propuesta, la fijación de la memoria involucra tanto la activación de algunos genes y el refuerzo de conexiones como la desactivación de otros y la eliminación de sinapsis durante el sueño. Ribeiro compara este proceso, que empieza en el hipocampo y después llega a la corteza, al tallado de una imagen en una pieza de madera. “La nueva información, que queda registrada, es como la parte en altorrelieve de una figura”, dice.

Débora Hipólide, bióloga y docente de la Universidad Federal de São Paulo (Unifesp) quien estudia los efectos de la privación de sueño sobre la memoria y el aprendizaje, comenta que estos datos acrecientan información importante a la explicación de cómo se produce la fijación de la memoria desde el punto de vista molecular. Pero todavía no permiten saber cuál de las dos hipótesis describe mejor el fenómeno.

“Es necesario investigar tanto parámetros electrofisiológicos como moleculares con el objetivo de reunir una gama de informaciones que se fortalecerán, para así corroborar o no la hipótesis”, dice. Según Hipólide, uno de los aportes del nuevo estudio consiste en reforzar la idea de que el sueño REM resulta crucial para la consolidación de la memoria. “Los genes que estaban activos durante la vigilia se activan nuevamente durante el sueño REM. Es como si en esa fase el cerebro revisitase la información”, comenta.

Proyecto
Expresión génica durante el sueño tras la exposición a un ambiente enriquecido (n. 2006/ 05436-8); Modalidad Beca de maestría (Julien Braga Calais Correia Pinto); Investigador responsable Elida Paula Benquique Ojopi (FM-USP); Inversión R$ 32.864,04 (FAPESP).

Artículo científico
CALAIS, J. B. et al. Experience-dependent upregulation of multiple plasticity factors in the hippocampus during early REN sleep. Neurobiology of Learning and Memory. 2015.

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