En un estudio de voluntarios sanos, los investigadores de los Institutos Nacionales de Salud (NIH) en Estados Unidos, trazaron un mapa de la actividad cerebral que fluye cuando aprendemos una nueva habilidad, como tocar una nueva canción en el piano, y descubrieron por qué tomar pequeños descansos durante la práctica de una nueva habilidad es clave para el aprendizaje. Los investigadores encontraron que, durante el descanso, los cerebros de los voluntarios reproducían rápida y repetidamente versiones más rápidas de la actividad observada mientras practicaban escribir un código. Cuanto más repetía un voluntario la actividad, mejor se desempeñaba durante las sesiones de práctica posteriores, lo que sugiere que el descanso fortaleció los recuerdos.
«Nuestros resultados apoyan la idea de que el descanso mientras uno esta despierto juega un papel tan importante como la práctica en el aprendizaje de una nueva habilidad. Parece ser el período en el que nuestros cerebros comprimen y consolidan los recuerdos de lo que acabamos de practicar», dijo el Dr. Leonardo G. Cohen, investigador principal del Instituto Nacional de Trastornos Neurológicos y Accidentes Cerebrovasculares (NINDS) y autor principal del estudio publicado en Cell Reports. «Comprender este papel de la repetición neuronal puede no solo ayudar a moldear cómo aprendemos nuevas habilidades, sino también cómo ayudamos a los pacientes a recuperar las habilidades perdidas después de una lesión neurológica como un accidente cerebrovascular».
El estudio se realizó en el Centro Clínico de los NIH. El equipo del Dr. Cohen utilizó una técnica de escaneo altamente sensible, llamada magnetoencefalografía, para registrar las ondas cerebrales de 33 voluntarios sanos y diestros mientras aprendían a escribir un código de prueba de cinco dígitos con la mano izquierda. Los sujetos se sentaron en una silla y debajo de la tapa larga en forma de cono del escáner. Un experimento comenzó cuando a un sujeto se le mostró el código «41234» en una pantalla y se le pidió que lo escribiera tantas veces como fuera posible durante 10 segundos y luego tomar un descanso de 10 segundos. Se pidió a los sujetos que repitieran este ciclo de prácticas alternas y sesiones de descanso un total de 35 veces.
Durante las primeras pruebas, la velocidad a la que los sujetos escribieron correctamente el código mejoró drásticamente y luego se estabilizó alrededor del undécimo ciclo. En un estudio anterior, dirigido por la ex becaria postdoctoral de los NIH Marlene Bönstrup del equipo del Dr. Cohen demostró que la mayoría de estas ganancias ocurrieron durante descansos cortos, y no cuando los sujetos estaban escribiendo. Además, las ganancias fueron mayores que las obtenidas después de una noche de sueño y se correlacionaron con una disminución en el tamaño de las ondas cerebrales, llamadas ritmos beta. En este nuevo informe, los investigadores buscaron algo diferente en las ondas cerebrales de los sujetos.
«Queríamos explorar los mecanismos detrás del fortalecimiento de la memoria que se observa durante el reposo despierto. Varias formas de memoria parecen depender de la reproducción de la actividad neuronal, por lo que decidimos probar esta idea para el aprendizaje de habilidades procedimentales», dijo Ethan R. Buch, científico del equipo del Dr. Cohen y líder del estudio.
Para hacer esto, Leonardo Claudino, un ex becario postdoctoral en el laboratorio del Dr. Cohen, ayudó al Dr. Buch a desarrollar un programa de computadora que permitió al equipo descifrar la actividad de las ondas cerebrales asociadas con escribir cada número en el código de prueba.
El programa les ayudó a descubrir que una versión mucho más rápida, unas 20 veces más rápida, de la actividad cerebral observada durante la escritura se reproducía durante los períodos de descanso. En el transcurso de las primeras once pruebas de práctica, estas versiones comprimidas de la actividad se repitieron muchas veces, unas 25 veces, por período de descanso. Esto fue de dos a tres veces más frecuente que la actividad observada durante los períodos de descanso posteriores o después de que los experimentos terminaron.
Curiosamente, encontraron que la frecuencia de repetición durante el descanso predijo el fortalecimiento de la memoria. En otras palabras, los sujetos cuyos cerebros repitieron la actividad de mecanografía con más frecuencia mostraron mayores saltos en el rendimiento después de cada prueba que aquellos que la repitieron con menos frecuencia.
«Durante la primera parte de la curva de aprendizaje, vimos que la repetición del descanso despierto se comprimía en el tiempo, era frecuente y era un buen predictor de la variabilidad en el aprendizaje de una nueva habilidad entre individuos», dijo el Dr. Buch. «Esto sugiere que, durante el reposo despierto, el cerebro une los recuerdos necesarios para aprender una nueva habilidad».
Como era de esperar, el equipo descubrió que la actividad de repetición a menudo ocurría en las regiones sensoriomotoras del cerebro, que son responsables de controlar los movimientos. Sin embargo, también vieron actividad en otras regiones del cerebro, a saber, el hipocampo y la corteza entorrinal.
«Nos sorprendieron un poco estos últimos resultados. Tradicionalmente, se pensaba que el hipocampo y la corteza entorrinal pueden no desempeñar un papel tan importante en la memoria procedimental. Por el contrario, nuestros resultados sugieren que estas regiones están parloteando rápidamente con la corteza sensoriomotora cuando aprender este tipo de habilidades», dijo el Dr. Cohen. «En general, nuestros resultados apoyan la idea de que manipular la actividad de repetición durante el descanso despierto puede ser una herramienta poderosa que los investigadores pueden utilizar para ayudar a las personas a aprender nuevas habilidades más rápido y posiblemente facilitar la rehabilitación de un accidente cerebrovascular».
Fuente: Instituto Nacional de Trastornos Neurológicos y Accidentes Cerebrovasculares
Artículo de referencia:
Ethan R. Buch, Leonardo Claudino, Romain Quentin, Marlene Bönstrup, Leonardo G. Cohen. Consolidation of human skill linked to waking hippocampo-neocortical replay. Cell Reports, 2021; 35 (10): 109193 DOI: 10.1016/j.celrep.2021.109193