\u00bfQu\u00e9 papel juegan las etapas del sue\u00f1o en la formaci\u00f3n de recuerdos? “Sabemos desde hace mucho tiempo que el aprendizaje \u00fatil ocurre durante el sue\u00f1o”, dice Anna Schapiro, neurocient\u00edfica de la Universidad de Pensilvania (Penn’s). “Codificas nuevas experiencias mientras est\u00e1s despierto, te vas a dormir y cuando te despiertas, tu memoria de alguna manera se ha transformado”.<\/p>\n\n\n\n
Sin embargo, la forma precisa en que se procesan las nuevas experiencias durante el sue\u00f1o sigue siendo un misterio. Usando un modelo computacional de red neuronal que construyeron, Schapiro, Penn Ph.D. el estudiante Dhairyya Singh y Kenneth Norman de la Universidad de Princeton ahora tienen una nueva visi\u00f3n del proceso. En una investigaci\u00f3n publicada en Proceedings of the National Academy of Sciences, muestran que a medida que el cerebro pasa por ciclos de sue\u00f1o de ondas lentas y movimientos oculares r\u00e1pidos (REM, por sus siglas en ingl\u00e9s), lo que sucede unas cinco veces por noche, el hipocampo le ense\u00f1a al neoc\u00f3rtex lo que aprendi\u00f3 , transformando informaci\u00f3n novedosa y fugaz en memoria perdurable.<\/p>\n\n\n\n
“Este no es solo un modelo de aprendizaje en los circuitos locales del cerebro. Es c\u00f3mo una regi\u00f3n del cerebro puede ense\u00f1ar a otra regi\u00f3n del cerebro durante el sue\u00f1o, un momento en el que no hay orientaci\u00f3n del mundo externo”, dice Schapiro, profesor asistente en Penn’s. Departamento de Psicolog\u00eda. “Tambi\u00e9n es una propuesta sobre c\u00f3mo aprendemos con gracia con el tiempo a medida que cambia nuestro entorno”.<\/p>\n\n\n\n
En t\u00e9rminos generales, Schapiro estudia el aprendizaje y la memoria en humanos, espec\u00edficamente c\u00f3mo las personas adquieren y consolidan nueva informaci\u00f3n. Durante mucho tiempo pens\u00f3 que el sue\u00f1o desempe\u00f1aba un papel aqu\u00ed, algo que ella y su equipo han estado probando en un laboratorio, registrando lo que sucede en el cerebro mientras los participantes duermen.<\/p>\n\n\n\n
Su equipo tambi\u00e9n construye modelos de redes neuronales para simular funciones de aprendizaje y memoria. Para este trabajo espec\u00edficamente, Schapiro y sus colegas construyeron un modelo de red neuronal compuesto por un hipocampo, el centro del cerebro para nuevos recuerdos, encargado de aprender la informaci\u00f3n epis\u00f3dica del d\u00eda a d\u00eda del mundo, y el neoc\u00f3rtex, responsable de facetas como el lenguaje, mayor cognici\u00f3n de alto nivel y almacenamiento de memoria m\u00e1s permanente. Durante el sue\u00f1o simulado, los investigadores pueden observar y registrar qu\u00e9 neuronas simuladas se activan cuando se encuentran en estas dos \u00e1reas y luego analizar esos patrones de actividad.<\/p>\n\n\n\n
El equipo ejecut\u00f3 varias simulaciones de sue\u00f1o utilizando un algoritmo de aprendizaje inspirado en el cerebro que construyeron. Las simulaciones revelaron que durante el sue\u00f1o de ondas lentas, el cerebro en su mayor\u00eda revisa incidentes y datos recientes, guiado por el hipocampo, y durante el sue\u00f1o REM, en su mayor\u00eda vuelve a ejecutar lo que sucedi\u00f3 anteriormente, guiado por el almacenamiento de memoria en las regiones neocorticales.<\/p>\n\n\n\n
“A medida que las dos regiones del cerebro se conectan durante el sue\u00f1o no REM, es cuando el hipocampo en realidad le est\u00e1 ense\u00f1ando a la neocorteza”, dice Singh, estudiante de doctorado de segundo a\u00f1o en el laboratorio de Schapiro. “Luego, durante la fase REM, la neocorteza se reactiva y puede reproducir lo que ya sabe”, solidificando la retenci\u00f3n de datos en la memoria a largo plazo.<\/p>\n\n\n\n
La alternancia entre las dos etapas del sue\u00f1o tambi\u00e9n es importante, dice. “Cuando la neocorteza no tiene la oportunidad de reproducir su propia informaci\u00f3n, vemos que la informaci\u00f3n all\u00ed se sobrescribe. Creemos que es necesario alternar el sue\u00f1o REM y no REM para que se produzca una fuerte formaci\u00f3n de la memoria”.<\/p>\n\n\n\n
Los hallazgos son consistentes con lo que se sabe en el campo, aunque los aspectos del modelo a\u00fan son te\u00f3ricos. “Todav\u00eda tenemos que probar esto”, dice Schapiro. “Uno de nuestros pr\u00f3ximos pasos ser\u00e1 realizar experimentos para comprender si el sue\u00f1o REM realmente trae viejos recuerdos y qu\u00e9 implicaciones podr\u00eda tener para integrar nueva informaci\u00f3n en su conocimiento existente”.<\/p>\n\n\n\n
Debido a que las simulaciones actuales se basaron en un adulto t\u00edpico que tuvo una noche de sue\u00f1o saludable, no necesariamente se transfieren a otros tipos de adultos o h\u00e1bitos de sue\u00f1o menos que estelares. Tampoco ofrecen informaci\u00f3n sobre lo que sucede con los ni\u00f1os, que requieren diferentes cantidades y tipos de horas de sue\u00f1o que los adultos. Schapiro dice que ve un gran potencial para que su modelo responda algunas de estas preguntas pendientes. “Tener una herramienta como esta te permite ir en muchas direcciones, especialmente porque la arquitectura del sue\u00f1o cambia a lo largo de la vida y en varios trastornos, y podemos simular estos cambios en el modelo”, dice.<\/p>\n\n\n\n
A largo plazo, una mejor comprensi\u00f3n del papel de las etapas del sue\u00f1o en la memoria podr\u00eda ayudar a informar los tratamientos para los trastornos psiqui\u00e1tricos y neurol\u00f3gicos para los cuales los d\u00e9ficits de sue\u00f1o son un s\u00edntoma. Singh dice que tambi\u00e9n podr\u00eda haber implicaciones para el aprendizaje profundo y la inteligencia artificial. “Nuestro algoritmo de inspiraci\u00f3n biol\u00f3gica podr\u00eda proporcionar nuevas direcciones para un procesamiento de memoria fuera de l\u00ednea m\u00e1s potente en los sistemas de IA”, dice. Este trabajo de prueba de concepto que conecta el sue\u00f1o y la formaci\u00f3n de la memoria mueve el campo un paso m\u00e1s cerca de estos objetivos.<\/p>\n\n\n\n