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El cerebro ‘gira’ los recuerdos para salvarlos de nuevas sensaciones

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El cerebro 'gira' los recuerdos para salvarlos de nuevas sensaciones

Durante cada vigilia En este momento, los humanos y otros animales tenemos que mantener el equilibrio en el borde de nuestra conciencia del pasado y el presente. Debemos absorber nueva información sensorial sobre el mundo que nos rodea mientras nos aferramos a recuerdos a corto plazo de observaciones o eventos anteriores. Nuestra capacidad para dar sentido a nuestro entorno, para aprender, actuar y pensar, todo depende de interacciones ágiles y constantes entre la percepción y la memoria.

Pero para lograr esto, el cerebro debe mantener los dos distintos; de lo contrario, los flujos de datos entrantes podrían interferir con las representaciones de estímulos anteriores y hacer que sobrescribamos o malinterpretemos información contextual importante. Para agravar ese desafío, un conjunto de investigaciones sugiere que el cerebro no divide claramente la función de la memoria a corto plazo exclusivamente en áreas cognitivas superiores como la corteza prefrontal. En cambio, las regiones sensoriales y otros centros corticales inferiores que detectan y representan experiencias también pueden codificar y almacenar recuerdos de ellas. Y, sin embargo, no se puede permitir que esos recuerdos se inmiscuyan en nuestra percepción del presente, o que sean reescritos al azar por nuevas experiencias.

Un artículo publicado recientemente en Neurociencia de la naturaleza finalmente puede explicar cómo funciona el búfer protector del cerebro. Un par de investigadores demostraron que, para representar los estímulos actuales y pasados ​​simultáneamente sin interferencia mutua, el cerebro esencialmente “rota” la información sensorial para codificarla como un recuerdo. Las dos representaciones ortogonales pueden luego basarse en la superposición de la actividad neuronal sin entrometerse entre sí. Los detalles de este mecanismo pueden ayudar a resolver varios debates de larga data sobre el procesamiento de la memoria.

Para descubrir cómo el cerebro evita que la nueva información y los recuerdos a corto plazo se confundan, Timothy Buschman, neurocientífico de la Universidad de Princeton, y Alexandra Libby, una estudiante de posgrado en su laboratorio, decidieron centrarse en la percepción auditiva en ratones. Hicieron que los animales escucharan pasivamente secuencias de cuatro acordes una y otra vez, en lo que Buschman denominó “el peor concierto de todos los tiempos”.

Estas secuencias permitieron a los ratones establecer asociaciones entre ciertos acordes, de modo que cuando escucharan un acorde inicial frente a otro, pudieran predecir qué sonidos seguirían. Mientras tanto, los investigadores entrenaron clasificadores de aprendizaje automático para analizar la actividad neuronal registrada de la corteza auditiva de los roedores durante estas sesiones de escucha, para determinar cómo las neuronas representaban colectivamente cada estímulo en la secuencia.

Buschman y Libby observaron cómo cambiaban esos patrones a medida que los ratones desarrollaban sus asociaciones. Descubrieron que con el tiempo, las representaciones neuronales de los acordes asociados comenzaron a parecerse entre sí. Pero también observaron que entradas sensoriales nuevas e inesperadas, como secuencias desconocidas de acordes, podrían interferir con las representaciones de un ratón de lo que estaba escuchando, de hecho, sobrescribiendo su representación de entradas anteriores. Las neuronas cambiaron retroactivamente la codificación de un estímulo pasado para que coincida con lo que el animal asoció con el estímulo posterior, incluso si eso estaba mal.

Los investigadores querían determinar cómo el cerebro debe corregir esta interferencia retroactiva para preservar recuerdos precisos. Así que entrenaron a otro clasificador para identificar y diferenciar patrones neuronales que representaban recuerdos de los acordes en las secuencias, la forma en que las neuronas se disparaban, por ejemplo, cuando un acorde inesperado evocaba una comparación con una secuencia más familiar. El clasificador encontró patrones intactos de actividad a partir de recuerdos de los acordes reales que se habían escuchado, en lugar de las falsas “correcciones” escritas retroactivamente para mantener asociaciones más antiguas, pero esas codificaciones de memoria se veían muy diferentes de las representaciones sensoriales.

Las representaciones de la memoria se organizaron en lo que los neurocientíficos describen como una dimensión “ortogonal” de las representaciones sensoriales, todo dentro de la misma población de neuronas. Buschman lo comparó con quedarse sin espacio mientras tomaba notas escritas a mano en una hoja de papel. Cuando eso suceda, “rotará su hoja de papel 90 grados y comenzará a escribir en los márgenes”, dijo. “Y eso es básicamente lo que está haciendo el cerebro. Obtiene esa primera entrada sensorial, la escribe en la hoja de papel y luego la gira 90 grados para que pueda escribir una nueva entrada sensorial sin interferir o literalmente sobrescribir “.

En otras palabras, los datos sensoriales se transformaron en una memoria a través de una transformación de los patrones de activación neuronal. “La información cambia porque necesita ser protegida”, dijo Anastasia Kiyonaga, neurocientífica cognitiva de UC San Diego que no participó en el estudio.

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