Los investigadores han identificado las neuronas específicas que guardan los recuerdos en el cerebro y han correlacionado la actividad neuronal en una de las primeras regiones del cerebro afectadas por la aparición de la enfermedad de Alzheimer con recuerdos basados en un lugar. Esto arroja nueva luz sobre cómo el cerebro procesa la memoria espacial, según publican en la revista 'Nature Neuroscience'.
Un aspecto importante de la memoria humana es su capacidad de evocar momentos específicos de la amplia gama de experiencias que se han producido en un entorno determinado. Por ejemplo, si se le pide que recomiende un itinerario turístico para una ciudad que ha visitado muchas veces, su cerebro de alguna manera le permite recordar y distinguir selectivamente recuerdos específicos de sus diferentes viajes para proporcionar una respuesta.
Los estudios han demostrado que la memoria declarativa, el tipo de memoria que puede recordar conscientemente como la dirección de su casa o el nombre de su madre, se basa en estructuras sanas del lóbulo temporal medial en el cerebro, que incluye el hipocampo y la corteza entorrinal (CE).
Estas regiones también son importantes para la cognición espacial. Sin embargo, no ha quedado claro si este "mapa espacial" en el cerebro se relaciona con la memoria de eventos de una persona en esos lugares, y cómo la actividad neuronal en estas regiones nos permite apuntar a una memoria particular para recuperarla entre experiencias relacionadas.
Un equipo dirigido por neuroingenieros de Columbia Engineering ha encontrado la primera evidencia de que las neuronas individuales en el cerebro humano se dirigen a recuerdos específicos durante el recuerdo.
Estudiaron grabaciones en pacientes neuroquirúrgicos que tenían electrodos implantados en sus cerebros y examinaron cómo las señales cerebrales de los pacientes correspondían a su comportamiento mientras realizaban una tarea de memoria de ubicación de objetos de realidad virtual. Los investigadores identificaron "células de rastro de memoria" cuya actividad se ajustó espacialmente a la ubicación donde los sujetos recordaban haber encontrado objetos específicos.
"Encontramos estas neuronas con rastros de memoria principalmente en la corteza entorrinal (CE), que es una de las primeras regiones del cerebro afectadas por la aparición de la enfermedad de Alzheimer", explica Joshua Jacobs, profesor asociado de ingeniería biomédica, quien dirigió el estudio.
"Debido a que la actividad de estas neuronas está estrechamente relacionada con lo que una persona está tratando de recordar, es posible que su actividad se vea interrumpida por enfermedades como el Alzheimer, lo que lleva a déficits de memoria --prosigue--. Nuestros hallazgos deberían abrir nuevas líneas de investigación sobre cómo la actividad neuronal en la corteza entorrinal y el lóbulo temporal medial nos ayuda a identificar eventos pasados para recordarlos y, en general, cómo se superponen el espacio y la memoria en el cerebro".
El equipo pudo medir la actividad de las neuronas individuales aprovechando una oportunidad poco común: registro invasivo del cerebro de 19 pacientes neuroquirúrgicos en varios hospitales, incluido el Centro Médico Irving de la Universidad de Columbia.
Los pacientes tenían epilepsia resistente a los medicamentos y, por lo tanto, ya tenían electrodos de registro implantados en sus cerebros para su tratamiento clínico. Los investigadores diseñaron experimentos como juegos de computadora de realidad virtual atractivos y envolventes, y los pacientes postrados en cama usaron computadoras portátiles y controladores de mano para moverse a través de entornos virtuales.
Al realizar la tarea, los sujetos primero navegaron por el entorno para aprender la ubicación de cuatro objetos únicos. Luego, los investigadores retiraron los objetos y pidieron a los pacientes que se movieran a través del entorno y marcaran la ubicación de un objeto específico en cada ensayo.
El equipo midió la actividad de las neuronas a medida que los pacientes se movían por el entorno y marcaban sus objetivos de memoria. Inicialmente, identificaron neuronas puramente ajustadas espacialmente similares a las "células de lugar" que siempre se activaban cuando los pacientes se movían a través de ubicaciones específicas, independientemente del objetivo de memoria de los sujetos.
"Estas neuronas solo parecían preocuparse por la ubicación espacial de la persona, como un GPS puro", señala Salman E. Qasim, estudiante de doctorado de Jacobs y autor principal del estudio.
Pero los investigadores también notaron que otras neuronas solo se activaron en lugares relevantes para la memoria que el paciente estaba recordando en ese ensayo: cada vez que se les indicaba a los pacientes que buscaran un recuerdo diferente, estas neuronas cambiaban su actividad para que coincidiera con la ubicación recordada del nuevo objetivo.
Lo que entusiasmó especialmente a Jacobs y Qasim es que realmente podían decodificar la memoria específica a la que apuntaba un paciente en función de la actividad de estas neuronas.
"Nuestro estudio demuestra que las neuronas en el cerebro humano rastrean las experiencias que recordamos voluntariamente y pueden cambiar sus patrones de actividad para diferenciar los recuerdos. Son como los pines en su mapa de Google que marcan las ubicaciones que recuerda para eventos importantes --apunta Qasim--. Este descubrimiento podría proporcionar un mecanismo potencial para nuestra capacidad de recurrir selectivamente a diferentes experiencias del pasado y resalta cómo estos recuerdos pueden influir en el mapa espacial de nuestro cerebro".
Jacobs y Qasim planean luego buscar evidencia de que estas neuronas representan recuerdos en contextos no espaciales para caracterizar mejor su papel en la función de memoria. "Ahora sabemos que las neuronas se preocupan por dónde ocurren nuestros recuerdos y ahora queremos ver si estas neuronas se preocupan por otras características de esos recuerdos, como cuándo ocurrieron, qué ocurrió, etc. ", concluye Qasim.
