Generar records nous i recordar-los són dues cares de la mateixa moneda, tot i que sovint poden semblar mecanismes ben separats. Aquests mecanismes que semblen distanciats estan interconnectats i formen part de les mateixes estructures neuronals, segons un estudi publicat a la revista Current Biology que revela la primera evidència científica de l’existència d’aquesta dinàmica de la memòria en les persones.
El treball, dirigit pels experts Lluís Fuentemilla, investigador de l’IDIBELL, i Ludovico Saint Amour di Chanaz, ambdós de la Facultat de Psicologia i de l’Institut de Neurociències de la UB (UBneuro), descriu per primer cop un mecanisme neuronal específic pel qual l’hipocamp coordina la possibilitat d’alternar estats de formació i de recuperació de records en humans.
Què passa en el cervell quan es codifiquen i recuperen records?
El procés de formació i recuperació de records implica diverses àrees del cervell, però l’hipocamp és especialment important en la formació inicial dels records i en la seva recuperació detallada. Però, quin mecanisme utilitza l’hipocamp per alternar la formació de records nous i la recuperació de records existents sense que un procés interfereixi en l’altre?
Els registres d’activitat neuronal obtinguts mitjançant elèctrodes implantats al cervell mostren l’existència d’ondes rítmiques d’activitat conegudes com oscil·lacions, les quals apareixen quan grans quantitats de neurones disparen de manera sincronitzada. Els registres revelen que la freqüència d’aquestes oscil·lacions —el nombre de cicles d’una onda per segon, mesurat en hertzs (Hz)— pot variar dins d’una sola regió al llarg del temps. A més, les oscil·lacions amb diferents freqüències poden coexistir i interactuar entre si.
Dins de l’hipocamp —una de les estructures més importants del cervell per formar i recordar records— dominen dos tipus d’oscil·lacions: ondes theta i ondes gamma. Les theta són ondes relativament lentes, amb una freqüència d’entre 4 i 8 Hz. Aquestes ondes lentes sincronitzen l’activitat oscil·latòria gamma, d’entre 30 i 140 Hz, i la regulen de manera que pugui acoblar-se en diferents estats de la fase del ritme theta. De fet, un estudi (Neural Computation, 2002) va proposar que les oscil·lacions theta podrien actuar com un interruptor que permetria alternar estats neuronals òptims per a la formació de noves memòries i estats òptims per a la recuperació de records.
“En treballs previs amb animals, es va poder comprovar que la manera com l’activitat gamma s’acobla al ritme theta té un impacte en la memòria (codificació i records). Tanmateix, no sabíem si el mateix mecanisme neuronal era important en els humans”, detalla el catedràtic Lluís Fuentemilla, que és investigador també de l’Institut d’Investigació Biomèdica de Bellvitge (IDIBELL).
Per primer cop, el grup de Dinàmica de la Formació de Memòries, liderat per Ludovico Saint Amour di Chanaz i coordinat per Lluís Fuentemilla, ha desxifrat la dinàmica de la memòria en éssers humans, analitzant les interaccions de les ondes neuronals cerebrals subjacents en la formació i la recuperació de records.
En el marc del treball, l’equip va poder registrar l’activitat de l’hipocamp de deu pacients amb epilèpsia, amb la col·laboració de l’Hospital Clínic de Barcelona i l’Hospital Pitié-Salpêtrière de París. Durant el protocol experimental, els pacients van observar una sèrie d’imatges que representaven episodis de la vida real. Després d’un període de 24 hores, se’ls mostrava de nou la primera imatge de cada sèrie i se’ls demanava que recordessin la seqüència d’imatges posterior. Segons els resultats, quan els pacients formaven nous records, hi havia un patró específic d’activitat oscil·latòria en la banda gamma relacionada amb el ritme theta. Durant el procés de codificació de records nous, l’activitat neuronal gamma s’acoblava a una determinada fase de les ondes theta, mentre que durant la recuperació de records, l’activitat gamma s’acoblava a la fase oposada.
Unes funcions neurofisiològiques no tan separades
Un altre resultat rellevant de l’estudi és que el patró exposat mostrava capacitat predictiva de l’estat de la memòria (codificació o record) i també de la precisió de les respostes dels pacients durant la recuperació dels records. Així, com més fort era el patró, millors eren els records dels pacients.
“És a dir, les persones som capaces de codificar dinàmicament nous records i enllaçar-los amb els existents aparentment de manera immediata. Per això tenim la impressió que la codificació i la recuperació de records són funcions separades que poden funcionar simultàniament”, detalla Lluís Fuentemilla, membre del Departament de Cognició, Desenvolupament i Psicologia de l’Educació.
“A més, una modulació pel ritme theta garanteix que el nostre cervell canviï d’estat de quatre a vuit vegades per segon, i ens fa l’efecte d’una interacció dinàmica entre el procés de codificació de la informació, la integració i la recuperació del record”.
“Amb un millor coneixement de com es formen i es recuperen els records en els humans, podrem desenvolupar tractaments nous per a persones amb dificultats en la memòria, a més d’entendre m
illor el nostre passat, futur i, en resum, què ens fa ser qui som: humans”, clou l’expert.
L’Institut d’Investigació Biomèdica de Bellvitge (IDIBELL) és un centre de recerca en biomedicina creat l’any 2004. Està participat per l’Hospital Universitari de Bellvitge i l’Hospital de Viladecans de l’Institut Català de la Salut, l’Institut Català d’Oncologia, la Universitat de Barcelona i l’Ajuntament de l’Hospitalet de Llobregat.
L’IDIBELL és membre del Campus d’Excel·lència Internacional de la Universitat de Barcelona HUBc i forma part de la institució CERCA de la Generalitat de Catalunya. L’any 2009 es va convertir en un dels cinc primers centres d’investigació espanyols acreditats com a institut d’investigació sanitària per l’Instituto de Salud Carlos III. A més, forma part del programa “HR Excellence in Research” de la Unió Europea i és membre de EATRIS i REGIC. Des de l’any 2018, l’IDIBELL és un Centro Acreditado de la Fundación Científica AECC (FCAECC).