Los recuerdos ayudan al cerebro a reconocer nuevos eventos que vale la pena recordar | Revista Cuanta

Los recuerdos son sombras del pasado pero también linternas del futuro.

Nuestros recuerdos nos guían por el mundo, afinan nuestra atención y dan forma a lo que aprendemos más adelante en la vida. Los estudios en humanos y animales han demostrado que los recuerdos pueden alterar nuestras percepciones de eventos futuros y la atención que les damos. “Sabemos que la experiencia pasada cambia las cosas”, dijo loren franco, neurocientífico de la Universidad de California, San Francisco. "Cómo sucede exactamente eso no siempre está claro".

Un nuevo estudio publicado en la revista Science Advances ahora ofrece parte de la respuesta. Trabajando con caracoles, los investigadores examinaron cómo los recuerdos establecidos hacían que los animales tuvieran más probabilidades de formar nuevos recuerdos a largo plazo de eventos futuros relacionados que, de otro modo, podrían haber ignorado. El mecanismo simple que descubrieron hizo esto alterando la percepción de un caracol de esos eventos.

Los investigadores tomaron el fenómeno de cómo el aprendizaje pasado influye en el aprendizaje futuro "hasta una sola célula", dijo David Glanzmann, un biólogo celular de la Universidad de California en Los Ángeles que no participó en el estudio. Lo llamó un ejemplo atractivo "de usar un organismo simple para tratar de comprender los fenómenos de comportamiento que son bastante complejos".

Aunque los caracoles son criaturas bastante simples, la nueva información lleva a los científicos un paso más cerca de comprender la base neuronal de la memoria a largo plazo en animales de orden superior como los humanos.

Aunque a menudo no somos conscientes del desafío, la formación de la memoria a largo plazo es "un proceso increíblemente energético", dijo Michael Crossley, investigador principal de la Universidad de Sussex y autor principal del nuevo estudio. Dichos recuerdos dependen de que forjemos conexiones sinápticas más duraderas entre las neuronas, y las células cerebrales necesitan reclutar muchas moléculas para hacer eso. Para conservar recursos, un cerebro debe ser capaz de distinguir cuándo vale la pena el costo de formar una memoria y cuándo no. Eso es cierto ya sea el cerebro de un ser humano o el cerebro de un "pequeño caracol con un presupuesto energético ajustado", dijo.

En una videollamada reciente, Crossley le tendió uno de esos caracoles, del tamaño de un pulgar. Limnea molusco con un cerebro que él llamó "hermoso". Mientras que el cerebro humano tiene 86 mil millones de neuronas, el del caracol tiene solo 20,000 10, pero cada una de sus neuronas es XNUMX veces más grande que la nuestra y mucho más accesible para el estudio. Esas neuronas gigantes y su circuito cerebral bien mapeado han hecho de los caracoles un tema favorito para la investigación neurobiológica.

Los pequeños recolectores también son "aprendices notables" que pueden recordar algo después de una sola exposición, dijo Crossley. En el nuevo estudio, los investigadores observaron profundamente los cerebros de los caracoles para averiguar qué sucedía a nivel neurológico cuando adquirían recuerdos.

Recuerdos persuasivos

En sus experimentos, los investigadores dieron a los caracoles dos formas de entrenamiento: fuerte y débil. Durante un fuerte entrenamiento, primero rociaron a los caracoles con agua con sabor a plátano, que los caracoles trataron como neutral en su atractivo: tragaban un poco pero luego escupían un poco. Luego, el equipo les dio azúcar a los caracoles, que devoraron con avidez.

Cuando probaron los caracoles hasta un día después, los caracoles demostraron que habían aprendido a asociar el sabor del plátano con el azúcar a partir de esa única experiencia. Los caracoles parecían percibir el sabor como más deseable: estaban mucho más dispuestos a tragar el agua.

Por el contrario, los caracoles no aprendieron esta asociación positiva de una sesión de entrenamiento débil, en la que un baño con sabor a coco fue seguido por una golosina de azúcar mucho más diluida. Los caracoles continuaron tragando y escupiendo el agua.

Hasta ahora, el experimento era esencialmente una versión en caracol de los famosos experimentos de condicionamiento de Pavlov en los que los perros aprendían a babear cuando escuchaban el sonido de una campana. Pero luego los científicos observaron lo que sucedió cuando les dieron a los caracoles un fuerte entrenamiento con sabor a plátano seguido horas después por un entrenamiento débil con sabor a coco. De repente, los caracoles también aprendieron del débil entrenamiento.

Cuando los investigadores cambiaron el orden e hicieron primero el entrenamiento débil, nuevamente falló en impartir un recuerdo. Los caracoles aún formaban un recuerdo del fuerte entrenamiento, pero eso no tuvo un efecto de fortalecimiento retroactivo en la experiencia anterior. Intercambiar los sabores utilizados en los entrenamientos fuertes y débiles tampoco tuvo efecto.

Los científicos concluyeron que el fuerte entrenamiento empujó a los caracoles a un período "rico en aprendizaje" en el que el umbral para la formación de la memoria fue más bajo, lo que les permitió aprender cosas que de otro modo no habrían aprendido (como la asociación de entrenamiento débil entre un sabor y azúcar diluida). Tal mecanismo podría ayudar al cerebro a dirigir los recursos hacia el aprendizaje en los momentos oportunos. La comida podría hacer que los caracoles estén más alertas a posibles fuentes de alimento cercanas; los roces con el peligro podrían agudizar su sensibilidad a las amenazas.

Sin embargo, el efecto sobre los caracoles fue fugaz. El período rico en aprendizaje persistió solo de 30 minutos a cuatro horas después del entrenamiento intenso. Después de eso, los caracoles dejaron de formar recuerdos a largo plazo durante la sesión de entrenamiento débil, y no fue porque hubieran olvidado su entrenamiento fuerte: el recuerdo persistió durante meses.

Tener una ventana crítica para mejorar el aprendizaje tiene sentido porque si el proceso no se apaga, "eso podría ser perjudicial para el animal", dijo Crossley. No solo podría el animal invertir demasiados recursos en el aprendizaje, sino que podría aprender asociaciones dañinas para su supervivencia.

Percepciones alteradas

Al probar con electrodos, los investigadores descubrieron qué sucede dentro del cerebro de un caracol cuando forma recuerdos a largo plazo de los entrenamientos. Se producen dos ajustes paralelos en la actividad cerebral. El primero codifica la propia memoria. El segundo está “puramente involucrado en alterar la percepción del animal de otros eventos”, dijo Crossley. “Cambia la forma en que ve el mundo en función de sus experiencias pasadas”.

También descubrieron que podían inducir el mismo cambio en la percepción de los caracoles al bloquear los efectos de la dopamina, la sustancia química del cerebro producida por la neurona que activa el comportamiento de escupir. En efecto, eso apagó la neurona para escupir y dejó encendida constantemente la neurona para tragar. La experiencia tuvo el mismo efecto de arrastre que el entrenamiento fuerte tuvo en los experimentos anteriores: horas más tarde, los caracoles formaron un recuerdo a largo plazo del entrenamiento débil.

Los investigadores mapean de manera minuciosa y elegante el proceso desde "el comportamiento hasta los fundamentos electrofisiológicos de esta interacción entre los recuerdos pasados ​​y nuevos", dijo pedro jacob, un becario postdoctoral de la Universidad de Oxford que no participó en el estudio. "Tener el conocimiento de cómo sucede esto mecánicamente es interesante porque probablemente se conserve en todas las especies".

Frank, sin embargo, no está completamente convencido de que el hecho de que los caracoles no hayan ingerido agua saborizada después del débil entrenamiento signifique que no recordaron nada. Puede tener un recuerdo pero no actuar sobre él, dijo, por lo que hacer esa distinción puede requerir experimentos de seguimiento.

Los mecanismos detrás del aprendizaje y la memoria son sorprendentemente similares en moluscos y mamíferos como los humanos, dijo Glanzman. Por lo que saben los autores, este mecanismo exacto no se ha demostrado en humanos, dijo Crossley. “Puede ser una característica ampliamente conservada y, por lo tanto, que merece más atención”, dijo.

Sería interesante estudiar si un cambio en la percepción podría hacerse más permanente, dijo Glanzman. Sospecha que esto podría ser posible si a los caracoles se les da un estímulo aversivo, algo que los enferme en lugar de algo que les guste.

Por ahora, Crossley y su equipo sienten curiosidad por saber qué sucede en el cerebro de estos caracoles cuando realizan múltiples comportamientos, no solo abrir o cerrar la boca. “Estas son criaturas bastante fascinantes”, dijo Crossley. "Realmente no esperas que estos animales puedan realizar este tipo de procesos complejos".

Nota del editor: Loren Frank es investigadora de la Iniciativa de Investigación del Autismo de la Fundación Simons (SFARI). La Fundación Simons también financia ¿Cuánto como una revista editorialmente independiente. Las decisiones de financiación no tienen influencia en nuestra cobertura.