Investigadores de TAU y UCLA desarrollan

Dec 17, 2023

Un estudio innovador demostró por primera vez que los recuerdos duraderos se consolidan en el cerebro humano a través de la comunicación entre el hipocampo y la corteza cerebral durante el sueño. Además, los investigadores descubrieron que al inducir una estimulación cerebral profunda durante el sueño pueden mejorar la consolidación de la memoria.

El estudio único, publicado en la revista líder Nature Neuroscience (El aumento de la sincronía neuronal hipocampal-prefrontal durante el sueño mejora la consolidación de la memoria en humanos ), involucró una colaboración internacional dirigida por la Dra. Maya Geva-Sagiv (hoy en UC Davis). El estudio fue una colaboración entre los laboratorios del Prof. Yuval Nir de la Facultad de Medicina Sackler, Departamento de Ingeniería Biomédica y la Escuela de Neurociencia Sagol de la Universidad de Tel Aviv, y el Prof. Itzhak Fried del Departamento de Neurocirugía de la UCLA y el Sackler Facultad de Medicina de la Universidad de Tel Aviv.

"Este estudio fue posible gracias a un raro grupo de 18 pacientes con epilepsia en el Centro Médico de la UCLA", dice el Prof. Nir. "El Prof. Fried implantó electrodos en el cerebro de estos pacientes para tratar de identificar las áreas que causan sus ataques epilépticos, y se ofrecieron como voluntarios para participar en un estudio que investiga los efectos de la estimulación cerebral profunda durante el sueño. Trabajo cercano con neurólogos expertos dirigido por La profesora Dawn Eliashiv de la UCLA permitió a nuestro equipo integrar la estimulación cerebral avanzada en la investigación, por lo que pudimos probar, por primera vez en humanos, la hipótesis sostenida durante mucho tiempo: que la actividad coordinada del hipocampo y la corteza cerebral durante el sueño es un mecanismo crítico en la consolidación de recuerdos. Además, mejoramos la consolidación de la memoria a través de un protocolo de estimulación especial que mejoró la sincronización entre estas dos áreas en el cerebro. La intervención durante el sueño representa un enfoque único que puede desarrollarse aún más en el futuro para brindar esperanza a las personas. con problemas de memoria como la demencia".

"Sabemos que una buena noche de sueño es fundamental para la consolidación de recuerdos duraderos, pero hasta ahora teníamos poca evidencia sobre los procesos precisos que funcionan durante el sueño humano", explica la Dra. Maya Geva-Sagiv. "En este estudio, examinamos directamente el papel de la actividad neuronal y las ondas cerebrales eléctricas durante el sueño. Nuestro objetivo era mejorar los mecanismos naturales en juego, para descubrir exactamente cómo el sueño ayuda a estabilizar los recuerdos".

Los investigadores desarrollaron un sistema de estimulación del cerebro profundo que mejora la comunicación eléctrica entre el hipocampo, una región del cerebro profundo involucrada en la adquisición de nuevos recuerdos, y la corteza frontal, donde los recuerdos se almacenan a largo plazo. Al monitorear la actividad en el hipocampo durante el sueño, el sistema permite la entrega precisa de estimulación eléctrica a la corteza frontal. Los participantes del estudio completaron dos pruebas de memoria, comparando su desempeño después de dos noches diferentes, una sin molestias y otra con estimulación cerebral profunda. En ambas ocasiones, se les pidió por la mañana que reconocieran a personas famosas cuyas fotografías les habían mostrado la noche anterior. El estudio encontró que la estimulación cerebral profunda mejoró significativamente la precisión de su memoria".

"Descubrimos que nuestro método tuvo un efecto beneficioso tanto en la actividad cerebral durante el sueño como en el rendimiento de la memoria", dice el profesor Fried. "Todos los pacientes que recibieron estímulos sincronizados en la corteza frontal demostraron un mejor rendimiento de la memoria, en comparación con las noches de sueño tranquilo. El grupo de control, que recibió estímulos similares pero no sincronizados, no mostró mejoras en la memoria. Nuestro método de estimulación cerebral profunda es único porque es de bucle cerrado: los estímulos se sincronizan con precisión con la actividad del hipocampo. Además, monitoreamos el impacto de los estímulos en la actividad cerebral en una resolución de neuronas individuales".

"Nuestros hallazgos respaldan la hipótesis de que la coordinación precisa entre las ondas del sueño ayuda a la comunicación entre el hipocampo que recibe nuevos recuerdos y la corteza frontal que los almacena a largo plazo", agrega el profesor Nir. "Para nuestra sorpresa, también descubrimos que la intervención no aumentó significativamente la cantidad de respuestas correctas dadas por los participantes, sino que redujo la cantidad de respuestas incorrectas. Esto sugiere que el sueño agudiza la precisión de nuestra memoria, o en otras palabras, elimina varias distracciones del rastro de memoria relevante".

El estudio fue apoyado por subvenciones de los Institutos Nacionales de Salud de EE. UU. (NIH), el Consejo Europeo de Investigación (ERC), la Fundación Nacional de Ciencias de EE. UU. (NSF), la Fundación Bilateral de Ciencias de EE. UU.-Israel (BSF) y Human Frontier Science. Programa (HFSP). Los otros coautores del artículo son la Prof. Dawn Eliashiv, la Dra. Emily Mankin, Natalie Cherry, Guldamla Kalender y la Dra. Natalia Tchemondanov de UCLA, y el Dr. Shdema Epstein de la Universidad de Tel Aviv.

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