Para integrar toda la información que recibe, el cerebro primero la distribuye en redes especializadas que interaccionan de manera jerárquica a medida que el procesamiento cognitivo requiere niveles más altos de integración. Entender cómo coordina el cerebro el flujo de información en un sistema de esta naturaleza e identificar las poblaciones de neuronas, o nodos críticos en la red cerebral, que son necesarios para hacerlo, es un problema fundamental en neurociencia. Estos nodos críticos son esenciales para la integración de las redes que intervienen en procesos tan importantes como el aprendizaje.
Esta visión más sencilla ha permitido emplear herramientas matemáticas prestadas de la teoría de grafos para estudiar la comunicación en el sistema nervioso. De esta manera, los nodos de la red estarían compuestos por poblaciones neuronales – regiones cerebrales – unidas por conexiones estructurales – axones nerviosos – y funcionales – activaciones correlativas en poblaciones neuronales distintas –. Esta simplificación elimina los detalles del sistema, pero facilita la identificación de los nodos y las conexiones que desempeñan un papel fundamental en una tarea cognitiva concreta o cuya alteración podría ser central en enfermedades neurológicas o psiquiátricas como el Alzhéimer, la epilepsia o el alcoholismo.
Tipos de nodos y su importancia
El patrón de conectividad resulta fundamental. Por ejemplo, un nodo con pocas conexiones – de bajo grado – puede ocupar una posición estratégica en la red porque al conectar dos o más hubs podría tener mayor influencia que los hubs por separado. Se ha comprobado, a partir de la teoría de grafos, que la existencia de nodos de bajo grado con posiciones estratégicas en la red denominados “nodos críticos”, era beneficiosa para la estabilidad de la red y prevenía la propagación de fallos en cascada.
Los clubs exclusivos de hubs en el cableado neuronal del cerebro
Núcleo accumbens
El núcleo accumbens que significa “núcleo que yace sobre el septum”, es un grupo de neuronas del encéfalo, ubicadas donde el núcleo caudado y la porción anterior del putamen confluyen lateralmente con respecto al septum pellucidum.
El núcleo accumbens y el tubérculo olfatorio constituyen la parte ventral del cuerpo estriado, que forma parte de los ganglios basales.
A este núcleo se atribuye una función importante en el placer incluyendo la risa y la recompensa, así como el miedo, la agresión, la adicción y el efecto placebo por lo que se encuentra implicado en el circuito de premio-recompensa.
Nuevo mecanismo para Reforzar las redes neuronales de la memoria
Investigadores del Instituto de Neurociencia de San Juan de Alicante UMH-CSIC y del Instituto Levich de Física de la Universidad de la Ciudad de Nueva York, cuyo trabajo ha sido publicado en Nature Communications en junio 2018, han descubierto un nuevo mecanismo para reforzar las redes cerebrales de la memoria.
Este estudio sugiere que las memorias que requieren la interacción del hipocampo y la corteza prefrontal necesitan también la intervención del núcleo accumbens para formarse. Los resultados se confirman con la inactivación farmacogenética del núcleo accumbens, que elimina por completo la formación de la red de memoria, mientras que la inactivación de otras áreas del cerebro deja intacta esta red.
El trabajo también apunta a que la sincronización entre el núcleo accumbens, el hipocampo y la corteza prefrontal, a la hora de almacenar nueva información, proporciona un mecanismo para la actualización de los recuerdos que guiará los comportamientos futuros, de acuerdo con la información almacenada en el pasado.
Los resultados tienen implicaciones prácticas para tratar patologías del cerebro basadas en la conectividad funcional, como la adicción a sustancias de abuso, la esquizofrenia o la depresión. Permite, por ejemplo, diseñar protocolos de intervención dirigidos a nodos críticos del cerebro para manipular su actividad, buscando reforzar conexiones entre redes neuronales cerebrales, por ejemplo, para reforzar la memoria.
Hasta ahora se sabía que el núcleo accumbens participa en la formación de memorias, entre otras funciones, pero se desconocía su papel fundamental para estabilizar la interacción entre el hipocampo y otras regiones de la corteza cerebral, como han descubierto los científicos. Estas interacciones son fundamentales para la consolidación a largo plazo de las memorias.
¿Cómo se crea y consolida la memoria a largo plazo?
Un estudio realizado por investigadores del Departamento de Biología Celular, Fisiología e Inmunología y del Instituto de Neurociencia (INC), coordinado por la Universidad McGill y publicado en Nature de octubre 2020, ha descrito los procesos que se dan en las neuronas del hipocampo para que se puedan crear memorias de larga duración y sea posible el aprendizaje.
La memoria a largo plazo es un mecanismo cerebral que nos permite codificar y retener una cantidad casi ilimitada de información a lo largo de la vida. En su formación intervienen proteínas clave que activan la síntesis proteica, como la sub-unidad α del factor de iniciación eIF2 (eIF2α).
El equipo ha demostrado que la implicación de eIF2α en la formación de nuevas memorias de larga duración viene dada por la actividad que tiene en dos tipos de neuronas del hipocampo: las neuronas excitadoras y las neuronas que expresan somatostatina – un grupo de neuronas inhibitorias –. De forma paralela y autónoma, la reducción de la fosforilación de eIF2α en estas dos sub-poblaciones es suficiente para incrementar la síntesis proteica, reforzar las conexiones entre neuronas y mejorar la memoria de larga duración.
Para estudiar estos efectos se ha utilizado una técnica desarrollada por los investigadores, que ha permitido demostrar que los cambios que se producen en las neuronas excitadoras durante el aprendizaje son similares a los que se observan al impedir genéticamente la fosforilación de eIF2α en estas neuronas. Esto es importante porque ha permitido validar el modelo genético e identificar los cambios que el aprendizaje produce a nivel trascripcional.
La existencia de dos procesos autónomos de consolidación de la memoria mediados por la forma no fosforilada de eIF2α puede responder a una ventaja evolutiva para asegurar y regular la duración de una memoria determinada.
El estudio es el primero que analiza por separado el papel de las neuronas excitadoras e inhibidoras del hipocampo en la consolidación de este tipo de memorias, y contribuye a comprender el fenómeno de la creación y mantenimiento de recuerdos, aun tan desconocido.
Científicos descubren una nueva clase de células de memoria en el cerebro
Según un estudio realizado por investigadores de la Universidad Rockefeller, publicado en Science de julio 2021, en el lóbulo temporal del cerebro se ha descubierto un nuevo tipo de neuronas de memoria que vinculan la percepción de los rostros con la memoria a largo plazo, lo que explica cómo el cerebro guarda la cara de los seres queridos.
Los científicos llevan tiempo buscando una clase de células cerebrales que explique el destello visceral de reconocimiento que sentimos cuando vemos un rostro muy familiar, como el de las abuelas.
La "neurona de la abuela". En los años sesenta se formuló la teoría de la "neurona de la abuela", una célula cerebral que codificaría, por sí sola, un concepto específico y complejo. Así habría una neurona para recordar el rostro de la abuela, otra para el de la madre y sucesivamente. Pero nunca se llegó a demostrar su existencia.
Esta es la primera evidencia de unas células cerebrales híbridas, que se comportan como células sensoriales, con respuestas fiables y rápidas a los estímulos visuales, y que son capaces de vincular la percepción de las caras con la memoria.
Además, actúan como células de memoria que solo responden a estímulos que el cerebro ha visto antes – en este caso, individuos conocidos – reflejando un cambio en el cerebro como resultado de encuentros anteriores.
Conexión entre los ámbitos sensorial y de la memoria
Son células muy visuales y sensoriales, pero como células de memoria. Han descubierto una conexión entre los ámbitos sensorial y de la memoria.
Implicaciones clínicas para personas con prosopagnosia, o ceguera facial. En el futuro, estos resultados podrían tener implicaciones clínicas para las personas con prosopagnosia, o ceguera facial, que en el peor de los casos ni siquiera pueden reconocer a sus familiares cercanos.
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Ejercicios para fortalecer las neuronas de la memoria
Con el paso del tiempo, nuestro cerebro y memoria se ven afectados por la pérdida de habilidades. Para mantenernos ágiles, los expertos recomiendan realizar ejercicios cognitivos, poniendo a prueba nuestra destreza y capacidad de retención de información.
Esto puede realizarse mediante la resolución de rompecabezas, crucigramas, acertijos y otros juegos conocidos, pero si realizamos actividades que disfrutamos regularmente, solo estaríamos dando ‘mantenimiento’ a las áreas del cerebro que ya están sanas y activas. Por lo que para ejercitar las otras áreas que están inactivas debemos buscar retos más grandes, tal como si estuviéramos realizando ejercicios físicos.
Un ejemplo: 8D AUDIO CLASSICAL MUSIC Bach, Mozart, Chopin, Beethoven, Tchaikovsky (USE HEADPHONES)
Día de la mano no dominante. Un día a la semana intentar hacer todo con la mano que no se utiliza habitualmente. Si somos diestros, nos volvemos zurdos, o viceversa. Dicha actividad facilita un cruce de los hemisferios cerebrales e incrementa la reserva cognitiva.
Hacer algo que nos incomoda. Tenemos que evitar caer en la zona de confort. Hacer cosas que nos cueste trabajo hacer, aunque sean pequeños actos, como no comer un postre que nos encanta o caminar por rutas diferentes a las habituales.
Trabajar con los olores. Colocar olores que nos resultan familiares en recipientes, como un jabón de la infancia o un perfume antiguo. El ejercicio consiste en vendarse los ojos y dejarnos sorprender por el olfato. De este modo, activamos uno de los sentidos menos desarrollados y abrimos nuevas conexiones neuronales. Esta dinámica también puede hacerse con sabores, si es que se tiene dificultades con el olfato.
Hacer deporte o jugar. El deporte activa también nuestro cerebro, e incluso nos ayuda a desarrollar nuevas neuronas. Cuando el cuerpo se mueve, además, la mente se relaja y crea un espacio idóneo para el aprendizaje.
Retar la atención. Existen libros y dinámicas para encontrar diferencias entre dos imágenes o encontrar una que esté oculta. Este ejercicio ayuda a entrenar la atención. Practicarlo día a día, cuando estamos en la calle o esperando en una fila. El reto es muy fácil: observamos que llevan las personas que están a nuestro alrededor, cerramos los ojos e intentamos recordar los detalles de sus zapatos, la ropa que llevan, sus características físicas e incluso lo que estaban haciendo en ese momento.
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