¿Cómo el cerebro nos ayuda a recordar lo que hemos visto?

Ya sea un controlador de tráfico aéreo que sigue las posiciones de los aviones, hasta una madre que vigila a sus hijos corriendo por el parque, todos dependemos de nuestro cerebro para mantener lo que vemos en la mente, incluso mientras cambiamos nuestra mirada e incluso apartamos temporalmente la mirada.

Esta capacidad de "memoria de trabajo visual" se siente sin esfuerzo, pero un nuevo estudio del Instituto de Tecnología de Massachusetts (MIT) muestra que el cerebro trabaja duro para mantenerse al día. Cada vez que un objeto clave se desplaza a través de nuestro campo de visión, ya sea porque se movió o porque lo hicieron nuestros ojos, el cerebro transfiere inmediatamente un recuerdo de él recodificándolo entre las neuronas del hemisferio cerebral opuesto.

El hallazgo, realizado por neurocientíficos del Instituto Picower para el Aprendizaje y la Memoria, en Estados Unidos, explica a través de experimentos en animales cómo podemos realizar un seguimiento continuo de lo que es importante para nosotros, aunque el cableado básico de nuestro sistema visual requiere mapear lo que vemos a nuestra izquierda en el lado derecho de nuestro cerebro y lo que vemos en nuestro lado derecho en el lado izquierdo del cerebro.

"Necesita saber dónde están las cosas en el mundo real, independientemente de dónde esté mirando o cómo esté orientado en un momento dado --explica el autor principal del estudio, Scott Brincat, investigador postdoctoral en el laboratorio del profesor en el Picower, y el autor principal--. Pero la representación que tu cerebro obtiene del mundo exterior cambia cada vez que mueves los ojos".

En sus experimentos, Brincat, Miller y sus coautores descubrieron que cuando un objeto cambia de lado en el campo de visión, el cerebro emplea rápidamente un cambio revelador en la sincronía de las frecuencias de las ondas cerebrales para llevar la información de la memoria de un lado del cerebro al otro.

La transferencia, que ocurre en meros milisegundos, recluta un nuevo grupo de neuronas en la corteza prefrontal del hemisferio cerebral opuesto para almacenar la memoria. Este nuevo conjunto de neuronas codifica el objeto según su nueva posición, pero el cerebro continúa reconociéndolo como el objeto que solía estar en el campo de visión del otro hemisferio.

Esa capacidad de recordar que algo es lo mismo sin importar cómo se mueva en relación con nuestros ojos, es lo que nos da la libertad de controlar dónde miramos, destaca Miller. "Si no tuvieramos eso seríamos simples criaturas que solo podrían reaccionar a lo que sea que nos venga en el medio ambiente --destaca Miller--. Pero como podemos tener las cosas en mente, podemos tener un control volitivo sobre lo que hacemos. No tenemos que reaccionar a algo ahora, podemos guardarlo para más tarde".

En el laboratorio, los investigadores midieron la actividad de cientos de neuronas en la corteza prefrontal de ambos hemisferios cerebrales mientras los animales jugaban. Tuvieron que fijar su mirada en un lado de una pantalla cuando la imagen de un objeto (por ejemplo, un plátano) apareció brevemente en el medio de la pantalla.

Así, el objeto apareció en uno u otro lado de su campo de visión y, debido al cableado cruzado del cerebro, se procesó en el hemisferio cortical opuesto. El animal tenía que mantener la imagen en mente y luego indicar si una imagen presentada posteriormente era de un objeto diferente (por ejemplo, una manzana).

Sin embargo, en algunos ensayos, mientras el objeto original se guardaba en la memoria de trabajo, se indicaba a los animales que cambiaran la mirada de un lado a otro, cambiando efectivamente de qué lado de su campo de visión estaba la imagen recordada.

Los animales recordaron con precisión si las imágenes que se les presentaban coincidían, pero su desempeño se resintió un poco en los casos en que tuvieron que cambiar la mirada. Brincat dijo que el error sugiere que tener que mantenerse al día con el cambio no es tan fácil para el cerebro como parece. "Nos parece trivial, pero aparentemente no lo es", asegura.

Para analizar sus mediciones en el cerebro, el equipo entrenó un programa de computadora llamado decodificador para identificar patrones en los datos sin procesar de la actividad neuronal que indicaban la memoria de la imagen del objeto.

Como era de esperar, ese análisis mostró que el cerebro codificaba información sobre cada imagen en el hemisferio opuesto a donde estaba en el campo de visión. Pero lo que es más notable, también mostró que en los casos en que los animales cambiaban la mirada a través de la pantalla, la actividad neuronal que codificaba la información de la memoria se desplazaba de un hemisferio cerebral al otro.

El equipo también midió los ritmos generales de la actividad colectiva de las neuronas u ondas cerebrales. Descubrieron que la transferencia de un recuerdo de un hemisferio a otro se producía de forma consistente con un cambio característico en esos ritmos. A medida que se produjo la transferencia, la sincronía entre hemisferios de ondas "theta" de muy baja frecuencia (4-10 Hz) y ondas "beta" de alta frecuencia (17-40 Hz) aumentó y la sincronía de las ondas "alfa / beta" (11-17 Hz) disminuyó.

Este patrón de ritmos de empujar y tirar se parece mucho a uno que el laboratorio de Miller ha encontrado en muchos estudios sobre cómo la corteza emplea ritmos para transmitir información. Los aumentos en la combinación de ritmos de frecuencia muy baja y alta permiten que la información sensorial (es decir, representaciones de lo que el animal acaba de ver) sea codificada o recordada. Un aumento de potencia en el rango de frecuencia alfa / beta inhibe esa codificación, actuando como una especie de puerta en el procesamiento de la información sensorial.

"Esta es otra forma de puerta --explica Miller--. Esta vez alfa / beta está bloqueando la transferencia de memoria entre hemisferios".

Si bien los patrones de ritmo parecían consistentes con estudios anteriores, los investigadores se sorprendieron por otro hallazgo del estudio: dada la misma imagen de objeto en el mismo lugar en el campo de visión, la corteza prefrontal empleaba diferentes neuronas si inicialmente se veía en esa ubicación frente a los transferidos desde el otro hemisferio.

En otras palabras, los animales que vieron un plátano en el lado izquierdo de su visión reclutaron un conjunto neuronal diferente para representar ese recuerdo que si el plátano se viera previamente a la derecha y luego se transfiriera a ese lugar.

Para Miller, el hallazgo tiene una implicación intrigante. Los neurocientíficos alguna vez pensaron que las neuronas individuales eran la unidad básica de función en el cerebro y, más recientemente, han comenzado a pensar que, en cambio, los conjuntos de neuronas lo son. Los nuevos hallazgos, sin embargo, sugieren que incluso la misma información podría ser codificada por diferentes conjuntos ensamblados arbitrariamente.

"Quizás incluso los conjuntos no son las unidades funcionales del cerebro --especula Miller-. Entonces, ¿cuál es la unidad funcional del cerebro? Es el espacio computacional que crea la actividad de la red cerebral".