¿Cómo funciona la memoria de trabajo?

¿Cómo funciona la memoria de trabajo?
26 de octubre de 2018 PIXABAY / FREE PHOTOS - ARCHIVO

MADRID, 26 Oct. (EUROPA PRESS) -

Importante porque es mundana, la memoria de trabajo nos ayuda todos los días al permitirnos, por ejemplo, seguir las instrucciones de la recepcionista para encontrar el consultorio del médico o para determinar los costos y beneficios de un juego de neumáticos en comparación con otro en el concesionario y también es profundamente debilitante cuando está disminuido por trastornos como la esquizofrenia o el autismo. Pero el neurocientífico del Instituto Tecnológico de Massachusetts (MIT, por sus siglas en inglés), en Estados Unidos, Earl Miller, también ve una grandeza en la memoria de trabajo: es un sistema para que nuestra mente ejerza nuestra voluntad sobre la información sensorial.

"Lo que tiene de especial la memoria de trabajo es que es voluntaria --afirma Miller, profesor de Picower en el Instituto Picower para el aprendizaje y la memoria en el MIT--. Es el principal mecanismo por el cual tu cerebro exprime el control del ambiente y lo pone bajo su propio control. Cualquier criatura simple puede reaccionar al ambiente, pero lo que los animales de orden superior han desarrollado es la capacidad de tomar control de sus propios pensamientos".

Motivado por cómo el cerebro hace eso y por el deseo de ayudar a las personas en las que el sistema no funciona correctamente, Miller ha estado estudiando cómo funciona la memoria de trabajo durante más de 20 años. Ahora, en la edición del 30 aniversario de la revista 'Neuron', Miller y sus coautores Mikael Lundqvist y Andre Bastos presentan un nuevo modelo de memoria de trabajo que explica cómo el cerebro tiene en cuenta la información (la parte de "memoria") y también ejecuta el control volitivo sobre eso (la parte "trabajadora").

"Este modelo reúne el mantenimiento y la voluntad de la memoria de trabajo", dice Miller. Reconociendo este trabajo, la Sociedad de Neurociencia Cognitiva recientemente otorgó a Miller el premio George A. Miller en Neurociencia Cognitiva. Esencialmente, el modelo postula que la memoria operativa del cerebro funciona mediante la coordinación de conjuntos de células o neuronas en la corteza con ráfagas oportunas de actividad en las frecuencias de ondas cerebrales específicas.

En el modelo, las ondas en las frecuencias bajas "alfa y beta" llevan nuestro conocimiento y objetivos en la situación (por ejemplo, "necesito neumáticos que duren mucho tiempo, pero no quiero pagar más de 400 dólares") y regulan el ondas "gamma" de mayor frecuencia que manejan la nueva información sensorial que debe almacenarse y manipularse (por ejemplo, el tono del vendedor de que el juego A durará 45.000 millas y costará 360 dólares, y el juego B de neumáticos durará 60.000 millas y costará 420 dólares). Mientras tanto, el almacenamiento temporal de esa información sensorial se logra mediante la forma en que la interacción de estas ondas rítmicas cambia el peso de las conexiones entre las neuronas, llamadas sinapsis.

CUESTIONA DOS CREENCIAS CLÁSICAS EN NEUROCIENCIA

El nuevo documento resume varias líneas de evidencia experimental que respalda el modelo, incluidos los trabajos del laboratorio de Miller publicados a principios de este año en 'Proceedings of the National Academy of Sciences' y en 2016 en 'Neuron'. La evidencia y el modelo en sí cuestionan al menos dos creencias clásicas entre los neurocientíficos.

Una es que las ondas cerebrales son simplemente subproductos de la actividad neuronal y no tienen un significado funcional, y la otra es que la memoria de trabajo se mantiene mediante un zumbido persistente de activación neural, en lugar de estallidos coordinados. Pero las técnicas más nuevas y más sofisticadas de análisis y medición de la actividad neuronal en medio de experimentos de memoria de trabajo en animales de laboratorio han demostrado lo contrario, escriben Miller, Lundqvist y Bastos.

Por ejemplo, en el artículo de 'Nature Communications', dirigido por Lundqvist, el equipo mostró las consecuencias funcionales de las diferentes frecuencias de ondas. Los animales fueron entrenados para jugar a un juego en el que vieron una secuencia de dos imágenes y tuvieron que juzgar si la siguiente secuencia de dos tenía las mismas imágenes en el mismo orden.

Las grabaciones de la actividad neural mostraron un patrón específico de interacción entre las frecuencias de onda, en el cual la beta disminuiría para permitir que la gamma aumentara cuando la información se almacenara o leyera. Beta luego aumentaría y la gamma se extinguiría cuando la información pudiera ser descartada.

De manera más sorprendente, los investigadores pudieron ver que las desviaciones de este patrón se correlacionaban fuertemente con los animales que cometían errores. De las desviaciones específicas, los científicos podrían incluso decir si el animal tomó posteriormente una decisión errónea basándose en la primera o la segunda de las imágenes de prueba. "Esto se suma a la creciente evidencia de que las ondas cerebrales tienen un importante papel funcional en el cerebro", afirma Miller.

En el documento de 'PNAS', dirigido por Bastos, los investigadores no solo midieron este mismo tipo de patrón de control de ondas cerebrales, sino que también mostraron que las ondas alfa y beta gobernantes se originan en las capas más profundas de la corteza prefrontal, mientras que las ondas gamma se originan en capas más superficiales, tal como los neurocientíficos habían observado en la corteza visual.

Algunos de los datos más recientes del laboratorio, aún no publicados, sugieren que esta interacción de ritmos alfa-beta "de arriba abajo" que ejercen un control ejecutivo de "abajo hacia arriba", los ritmos gamma orientados a los sentidos pueden extenderse alrededor de la corteza, por lo tanto, potencialmente gobiernan otras funciones relacionadas, como la atención.

Miller dice que su laboratorio está haciendo nuevas preguntas sobre el modelo para explorar el funcionamiento más fino de la memoria de trabajo y también para encontrar formas en que pueda mejorarse terapéuticamente para el tratamiento de la enfermedad psiquiátrica. El equipo está interesado en determinar cómo el modelo podría explicar cómo puede reordenarse o coartarse la información y de qué maneras y también está trabajando en sistemas para leer y, en tiempo real, estimular correctamente los ritmos en la corteza prefrontal para mejorar la función de la memoria de trabajo.

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