Descubren lo que pasa en el cerebro antes de que pueda procesar el tiempo

Cómo y cuándo surge la capacidad de formar y almacenar recuerdos en el cerebro son temas de gran interés para los neurocientíficos. Ahora investigadores de la Universidad de Yale han identificado tres etapas distintas en el desarrollo del cerebro que ocurren antes de que puedan formarse los recuerdos episódicos.

Los científicos midieron la actividad cerebral en el hipocampo de ratas recién nacidas y encontraron que al comienzo de la tercera semana de vida postnatal no había evidencia de actividad neural que permitiera al animal vincular eventos secuenciales en el tiempo o el espacio. «Están constantemente en el presente», explica George Dragoi, profesor asistente de psiquiatría y neurociencia y autor principal del nuevo estudio, en un comunicado.

Esta etapa de la formación del cerebro se corresponde con el estado humano de la amnesia infantil, o con la incapacidad de codificar y almacenar adecuadamente los recuerdos episódicos de eventos en la infancia y el desarrollo temprano, para que puedan ser recordados en la edad adulta.

El equipo de Yale también identificó cambios en la arquitectura del cerebro más tarde, en la tercera semana de vida de los roedores, que permitirían al cerebro codificar experiencias distintas utilizando patrones innatos de actividad neuronal.

Sin embargo, no se encontró evidencia de cambios duraderos en estos patrones neuronales a partir de esas experiencias. A principios de la cuarta semana de la vida postnatal, los cerebros de las ratas mostraron comienzos de la actividad de la red que les permitiría registrar «la singularidad de una experiencia en el espacio y el tiempo a largo plazo», añade Dragoi.

Nueva visión sobre la formación de la memoria

Al observar cómo las ratas recién nacidas navegan por primera vez y comienzan a recordar los entornos en los que nacen, los investigadores han adquirido una nueva visión de cómo los cerebros desarrollan la capacidad de convertir las experiencias en memoria.

Según el nuevo estudio, la memoria episódica se desarrolla en distintas etapas durante la maduración postnatal en ratas. El hipocampo, un diminuto lóbulo de materia gris ubicado en el centro del cerebro, es fundamental para convertir los eventos de nuestra vida cotidiana en recuerdos.

Las experiencias se reproducen en el cerebro como secuencias neuronales comprimidas en el tiempo durante el sueño o el descanso. Esas secuencias neuronales codifican y consolidan encuentros y entornos repetidos en episodios de memoria recuperable.

Investigaciones anteriores habían sugerido que la capacidad del hipocampo para codificar rápidamente las memorias se ve favorecida por una selección de patrones neuronales preconfigurados, que integran muchos tipos diferentes de información de todo el sistema nervioso.

Sin embargo, debido a los desafíos de registrar adecuadamente la actividad de las neuronas en animales infantes en comportamiento libre, no se sabe cuándo y cómo surgen estos conjuntos neuronales cruciales para la memoria.

Con ratas recién nacidas

Para descubrir el desarrollo de la memoria episódica, Usman Farooq y George Dragoi comenzaron a registrar la actividad neuronal de las ratas recién nacidas tan pronto como abrieron los ojos y comenzaron a explorar su entorno, en este caso, una pista lineal de un metro de largo, tanto antes como después de sesiones de descanso y sueño.

A través de sus experimentos, Farooq y Dragoi identificaron tres etapas distintas y dependientes de la edad en el desarrollo de los conjuntos neuronales necesarios para la memoria. Para la segunda semana de vida, el cerebro de rata puede representar ubicaciones discretas.

Sin embargo, el cerebro no puede unir estas representaciones a secuencias comprimidas en el tiempo durante el sueño, lo que se requiere para codificarlas como recuerdos, hasta que las ratas tienen al menos tres semanas de edad.

Los autores sugieren que la formación de estas secuencias neuronales comienza espontáneamente durante el sueño y que es probable que esté controlada por señales enviadas desde otras áreas del cerebro en desarrollo. A las cuatro semanas, las ratas ya muestran un funcionamiento de memoria episódica similar a la de un adulto.

Referencia

Emergence of preconfigured and plastic time-compressed sequences in early postnatal development. U. Farooq, G. Dragoi.  Science,   11 Jan 2019: Vol. 363, Issue 6423, pp. 168-173. DOI: 10.1126/science.aav0502