Descubren cómo se consolida la memoria motora durante el sueño

La ciencia no ha sido capaz de determinar por qué necesitamos dormir y por qué morimos si nos privan del sueño, pero lo que sí ha comprobado son los numerosos beneficios de un sueño reparador para disfrutar de buena salud y prevenir enfermedades, desde la obesidad a la demencia, entre otras muchas. Dormir bien también es clave para la salud mental y el bienestar emocional, y ahora un grupo de científicos de la Universidad de California San Francisco (UCSF) han demostrado que la memoria motora –asociada a nuestras habilidades para realizar una tarea– se consolida durante el sueño cuando nuestro cerebro procesa lo que hemos aprendido durante el día para hacer que el acto físico de hacer algo sea subconsciente.

El ejemplo que han puesto los investigadores para entender mejor este fenómeno es que cuando Steph Curry de los Golden State Warriors –un equipo de baloncesto profesional de Estados Unidos– anota un tiro libre, su cerebro recurre a la memoria motora y, según sus hallazgos, el cerebro hace esto al revisar las pruebas y errores de una acción determinada. En la analogía, eso significa clasificar todos los tiros libres que Curry haya lanzado alguna vez, eliminar la memoria de todas las acciones excepto aquellas que dieron en el blanco, o que el cerebro consideró “suficientemente buenas”. El resultado es la capacidad de ejecutar el tiro libre con un elevado grado de precisión sin tener que pensar en los movimientos físicos involucrados.

“Incluso los atletas de élite cometen errores, y eso es lo que hace que el juego sea interesante”, ha indicado el Dr. Karunesh Ganguly, profesor de neurología y miembro del Instituto Weill de Neurociencias de la UCSF. “La memoria motora no se trata de un rendimiento perfecto. Se trata de errores y éxitos predecibles. Siempre que los errores sean estables día a día, el cerebro dice: Vamos a bloquear esta memoria”.

Al igual que los jugadores de la NBA, las ratas dominaron una habilidad basada en un modelo mental de cómo funciona el mundo, que elaboraron a partir de su experiencia física

Lo que han descubierto estos investigadores es que el proceso de “bloqueo” implica una comunicación sorprendentemente compleja entre diferentes partes del cerebro y tiene lugar durante el sueño reparador profundo conocido como sueño no REM. Dormir es importante porque nuestros cerebros conscientes suelen centrarse en los errores, ha afirmado Ganguly, que había identificado previamente las ondas cerebrales asociadas con el sueño que influyen en la retención de habilidades. “Durante el sueño, el cerebro es capaz de filtrar la información que ha recibido y presentar los patrones que fueron exitosos”, dijo.

Cómo se aprenden las habilidades motoras

Antes se creía que aprender habilidades motoras solo dependía de la corteza motora, pero después se ha observado que es algo más complejo. El equipo de Ganguly quiso observar detenidamente este proceso y puso a unas ratas la tarea de alcanzar unos gránulos mientras estudiaban su actividad cerebral en tres regiones durante el sueño no REM: el hipocampo, –área responsable de la memoria y la navegación–, la corteza motora y la corteza prefrontal (PFC), una región asociada a la planificación de tareas cognitivamente complejas.

Comprobaron en primer lugar que, en un proceso denominado “aprendizaje rápido” el PFC se coordinó con el hipocampo, lo que probablemente permitió que el roedor percibiera su movimiento con respecto al espacio que lo rodea y su ubicación en dicho espacio. El cerebro parecía estar explorando y comparando todas las acciones y patrones creados mientras realizaba la tarea.

En segundo lugar, en un proceso llamado aprendizaje lento, el PFC parecía emitir juicios de valor, impulsados ​​seguramente por centros de recompensa que se activaban cuando la tarea tenía éxito. Entablaba una diafonía con la corteza motora y el hipocampo, rechazando las señales asociadas a los fracasos e incrementando las relacionadas con los éxitos. Por último, a medida que la actividad eléctrica de las zonas se sincronizó, el papel del hipocampo se redujo y las solicitudes que el cerebro había marcado como gratificantes pasaron a primer plano, donde se almacenaron en lo que denominamos “memoria motora”.

Al principio, cuando las ratas se encontraban aprendiendo la tarea, sus señales cerebrales estaban desorganizadas, pero según pasaba el tiempo los investigadores pudieron observar cómo se sincronizaban las señales, hasta que los animales lo consiguieron alrededor del 70% de las veces. Después de ese punto, el cerebro pareció ignorar los errores y mantuvo la memoria motora mientras el nivel de éxito se mantuvo estable; es decir, que el cerebro empieza a esperar cierto nivel de error y no actualiza la memoria motora.

El estudio, que se ha publicado en Nature, ha demostrado que, al igual que los jugadores de la NBA, las ratas dominaron una habilidad basada en un modelo mental de cómo funciona el mundo, que elaboraron a partir de su experiencia física con la gravedad, el espacio y otras señales. Sin embargo, este tipo de aprendizaje motor no se transmitiría con facilidad a una situación en la que las señales y el entorno físico fueran distintos. “Si todo eso cambiara, por ejemplo, si Steph Curry estuviera en el mundo de Avatar, podría no parecer tan hábil al principio”, señala Ganguly.

Los investigadores plantearon la cuestión: ¿Qué pasaría si Curry se lastimara un dedo y tuviera que aprender a tirar canastas de manera un poco diferente? Y encontraron una respuesta: “Es posible desaprender una tarea, pero para hacer eso, debes estresar la situación hasta el punto en que estás cometiendo errores”, explica Ganguly. Así, cuando introdujeron ligeras variaciones en la tarea de obtención de gránulos de las ratas, estas cometieron más errores y los científicos observaron más ruido en la actividad cerebral de los animales, aunque el cambio fue tan mínimo que los roedores no tuvieron que retroceder hasta el inicio de su aprendizaje, sino solo hasta el “punto de ruptura” y volver a aprender la tarea desde allí.

Ganguly destaca que debido a que la memoria motora se establece como un conjunto de movimientos que se suceden en el tiempo, cambiar la memoria motora en un movimiento complejo como lanzar una pelota de baloncesto puede requerir cambiar un movimiento que se utiliza para iniciar toda la secuencia. Si Curry suele hacer rebotar una pelota de baloncesto dos veces antes de lanzarla, según Ganguly: “Sería mejor volver a entrenar el cerebro haciéndola rebotar solo una o tres veces. De esa manera, empezarías de cero”.