Dormimos en promedio un tercio de nuestro tiempo. Pero ¿qué hace el cerebro durante estas largas horas? Utilizando un enfoque de inteligencia artificial capaz de decodificar la actividad cerebral durante el sueño, los científicos de la Universidad de Ginebra (UNIGE), Suiza, pudieron vislumbrar lo que pensamos cuando estamos dormidos. Al combinar la resonancia magnética funcional (fMRI) y la electroencefalografía (EEG), el equipo de Ginebra proporciona evidencia sin precedentes de que el trabajo de clasificar los miles de piezas de información procesadas durante el día tiene lugar durante el sueño profundo. De hecho, en este momento, el cerebro, que ya no recibe estímulos externos, puede evaluar todos estos recuerdos para retener solo los más útiles. Para ello, establece un diálogo interno entre sus diferentes regiones. Es más, asociar una recompensa con una información específica estimula al cerebro a memorizarla a largo plazo.
En ausencia de herramientas capaces de traducir la actividad cerebral, el contenido de nuestros pensamientos dormidos permanece inaccesible. Sin embargo, sabemos que el sueño juega un papel importante en la consolidación de la memoria y la gestión emocional: cuando dormimos, nuestro cerebro reactiva el rastro de memoria construido durante el día y nos ayuda a regular nuestras emociones. «Para saber qué regiones del cerebro se activan durante el sueño y descifrar cómo estas regiones nos permiten consolidar nuestra memoria, desarrollamos un decodificador capaz de descifrar la actividad del cerebro en el sueño profundo y a qué corresponde», explica Virginie Sterpenich, investigadora del laboratorio de la profesora Sophie Schwartz en el Departamento de Neurociencias Básicas de la Facultad de Medicina de la UNIGE e investigadora principal de este estudio.
Durante el sueño profundo, el hipocampo, una estructura del lóbulo temporal que almacena rastros temporales de eventos recientes, envía a la corteza cerebral la información que ha almacenado durante el día. Se establece un diálogo que permite la consolidación de la memoria repitiendo los hechos del día y por tanto refuerza el vínculo entre neuronas.
Para llevar a cabo su experimento, los científicos colocaron a los voluntarios en una resonancia magnética a primera hora de la noche y los hicieron jugar dos videojuegos, un juego de reconocimiento facial similar a «¿Adivina quién?» y un laberinto 3D desde el que se debe encontrar la salida. Se eligieron estos juegos porque activan regiones cerebrales muy diferentes y, por lo tanto, son más fáciles de distinguir en las imágenes de resonancia magnética. Además, los juegos se manipularon sin el conocimiento de los voluntarios para que solo se pudiera ganar uno de los dos juegos (la mitad de los voluntarios ganó uno y la otra mitad ganó el segundo), de modo que el cerebro asociaría el juego ganado con una emoción positiva.
Luego, los voluntarios durmieron durante una o dos horas acompañados de una resonancia magnética, la duración de un ciclo de sueño, y su actividad cerebral se registró nuevamente. «Combinamos EEG, que mide los estados de sueño, y la resonancia magnética funcional, que toma una imagen de la actividad cerebral cada dos segundos, y luego usamos un ‘decodificador neuronal’ para determinar si la actividad cerebral observada durante el período de juego reapareció espontáneamente durante el sueño», explica Sophie Schwartz.
Al comparar las imágenes de resonancia magnética de las fases de vigilia y sueño, los científicos observaron que durante el sueño profundo, los patrones de activación cerebral eran muy similares a los registrados durante la fase de juego. «Y, muy claramente, el cerebro revivió el juego ganado y no el juego perdido al reactivar las regiones utilizadas durante la vigilia. En cuanto te vas a dormir, la actividad cerebral cambia. Gradualmente, nuestros voluntarios comenzaron a ‘pensar’ en ambos juegos de nuevo, y luego casi exclusivamente sobre el juego que ganaron cuando se durmieron profundamente», dice Virginie Sterpenich.
Dos días después, los voluntarios realizaron una prueba de memoria: reconociendo todas las caras del juego, por un lado, y encontrando el punto de partida del laberinto, por el otro. Aquí nuevamente, cuanto más se activaban las regiones cerebrales relacionadas con el juego durante el sueño, mejores eran los rendimientos de la memoria. Así, la memoria asociada a la recompensa es mayor cuando se reactiva espontáneamente durante el sueño. Con este trabajo, el equipo de Ginebra abre una nueva perspectiva en el estudio del cerebro dormido y el increíble trabajo que realiza cada noche.
Fuente: Université de Genève
Virginie Sterpenich, Mojca K. M. van Schie, Maximilien Catsiyannis, Avinash Ramyead, Stephen Perrig, Hee-Deok Yang, Dimitri Van De Ville, Sophie Schwartz. Reward biases spontaneous neural reactivation during sleep. Nature Communications, 2021; 12 (1) DOI: 10.1038/s41467-021-24357-5