Un estudio de ratas encuentra que la reproducción mental de experiencias pasadas es fundamental para el aprendizaje

Reproducir mentalmente experiencias pasadas mientras está despierto es esencial para tomar decisiones informadas, sugiere un nuevo estudio con ratas.

Financiado por los Institutos Nacionales de Salud, los investigadores bloquearon el aprendizaje y la actuación de experiencias pasadas suprimiendo selectivamente la repetición, codificada como ráfagas de actividad neuronal en una fracción de segundo en los centros de memoria de ratas que realizaban una tarea de laberinto.

"Parece que son estos estallidos en forma de ondas en la actividad eléctrica en el hipocampo los que nos permiten pensar en posibilidades futuras basándonos en experiencias pasadas y decidir qué hacer", dijo Loren Frank, Ph.D., de la Universidad de California, San Francisco, quien señaló que "se han detectado patrones similares de actividad del hipocampo en humanos durante situaciones similares".

Frank y sus colegas habían descubierto en estudios anteriores que la actividad rítmica similar a una onda en el hipocampo coincidía con la repetición mental de experiencias pasadas durante las pausas en la actividad de las ratas. Se sabe que la misma señal durante el sueño ayuda a consolidar los recuerdos, por lo que los investigadores plantearon la hipótesis de que estos estados de onda de vigilia son necesarios para la toma de decisiones guiada por la memoria.

Para probar esto en el estudio actual, suprimieron selectivamente la actividad de la ondulación sin perturbar otras funciones, mientras monitoreaban cualquier efecto sobre el desempeño de los animales en una tarea de laberinto.

Los investigadores encontraron que las neuronas individuales en ciertas áreas del hipocampo se asocian con un lugar en particular. Estas células de lugar se activan cuando el animal está en ese lugar o, resulta que simplemente está repitiendo mentalmente la experiencia de estar en ese lugar.

En el último experimento, la rata necesitaba recordar cuál de los dos brazos exteriores de un laberinto en forma de W había visitado anteriormente y alternar entre ellos, visitando el brazo opuesto después de visitar el brazo central por primera vez, para ganar una recompensa. La actividad de onda ocurre cuando las ratas están inactivas durante los descansos entre los ensayos, dijeron los investigadores.

Coloque las células asociadas con el fuego del laberinto en rápida sucesión y en sincronía con otras neuronas del vecindario. El mismo lugar donde las células disparan en la misma secuencia que cuando la rata caminó por el laberinto por primera vez, lo que sugiere que la rata está repitiendo mentalmente la experiencia anterior, pero en una escala de tiempo mucho más rápida, dijeron los investigadores.

Un sistema de retroalimentación automática apagaba el disparo de las células, a través de una leve estimulación eléctrica, cada vez que detectaba actividad de ondulación, lo que también impedía la reproducción de la memoria del laberinto. Sin el beneficio de la repetición mental, el rendimiento de las ratas en la tarea del laberinto se deterioró, informan los investigadores.

El deterioro estaba en la memoria de trabajo espacial de los animales: su capacidad para vincular la experiencia pasada inmediata y anterior con la recompensa. Esta capacidad era necesaria para decidir correctamente qué brazo externo visitar después de salir del brazo central durante las pruebas de salida, explicó Frank.

Los investigadores proponen que la repetición despierta en el hipocampo proporciona información sobre ubicaciones pasadas y opciones futuras al centro ejecutivo del cerebro, la corteza prefrontal, que aprende la regla de alternancia y la aplica para guiar el comportamiento.

A pesar de que la repetición en ratas dura solo una fracción de segundo, Frank señaló que no son diferentes a nuestra propia experiencia de los recuerdos, que tienden a comprimir eventos a menudo largos en los aspectos más destacados de lo que nos sucedió.

"Creemos que el cerebro está utilizando estas mismas ráfagas en forma de ondas para muchas cosas", dijo. "Los está utilizando para recuperar recuerdos, explorar posibilidades, soñar despierto, y fortalecer los recuerdos".

Fuente: Institutos Nacionales de Salud