El tamaño de las pupilas durante el sueño revela cómo se procesan los recuerdos

Investigadores de la Universidad de Cornell han descubierto que la pupila es clave para comprender cómo y cuándo el cerebro forma recuerdos fuertes y duraderos.

Al estudiar ratones equipados con electrodos cerebrales y pequeñas cámaras de seguimiento ocular, los investigadores determinaron que se reproducen y consolidan nuevos recuerdos cuando la pupila se contrae durante una subetapa del sueño no REM. Cuando la pupila se dilata, el proceso se repite para los recuerdos más antiguos.

La capacidad del cerebro para separar estas dos subetapas del sueño con una microestructura previamente desconocida es lo que previene el «olvido catastrófico», en el que la consolidación de un recuerdo borra otro.

Los hallazgos podrían conducir a mejores técnicas de mejora de la memoria para los humanos y podrían ayudar a los científicos informáticos a entrenar redes neuronales artificiales para que sean más eficientes. El estudio, publicado en Naturalezaestuvo dirigido por los profesores asistentes Azahara Oliva y Antonio Fernández-Ruiz.

En el transcurso de un mes, a un grupo de ratones se les enseñó una variedad de tareas, como recolectar agua o galletas de recompensa en un laberinto. Luego, los ratones fueron equipados con electrodos cerebrales y pequeñas cámaras espía que colgaban frente a sus ojos para rastrear la dinámica de sus pupilas. Un día, los ratones aprendieron una nueva tarea y cuando se quedaron dormidos, los electrodos capturaron su actividad neuronal y las cámaras registraron los cambios en sus pupilas.

«El sueño no REM es cuando ocurre la consolidación de la memoria, y estos momentos son períodos de tiempo muy, muy cortos, indetectables para los humanos, como 100 milisegundos», dijo Oliva. «¿Cómo distribuye el cerebro estas pruebas de memoria que son muy rápidas y muy cortas a lo largo de toda la noche? ¿Y cómo separa eso el nuevo conocimiento que llega, de manera que no interfiera con el conocimiento antiguo que ya tenemos?» nuestras mentes?»

Las grabaciones mostraron que la estructura temporal de los ratones dormidos es más variada y más parecida a las etapas del sueño de los humanos de lo que se pensaba anteriormente. Al interrumpir el sueño de los ratones en diferentes momentos y luego probar qué tan bien recordaban las tareas aprendidas, los investigadores pudieron analizar los procesos.

Cuando un ratón entra en una subetapa del sueño no REM, su pupila se encoge y es aquí donde las tareas recientemente aprendidas (es decir, los nuevos recuerdos) se reactivan y consolidan, mientras que el conocimiento previo no. Por el contrario, los recuerdos más antiguos se reproducen e integran cuando se dilata la pupila.

«Es como un nuevo aprendizaje, un viejo conocimiento, un nuevo aprendizaje, un viejo conocimiento, y eso fluctúa lentamente durante el sueño», dijo Oliva. «Estamos proponiendo que el cerebro tenga esta escala de tiempo intermedia que separa el nuevo aprendizaje del antiguo conocimiento».