Un equip de la Facultat de Psicologia de la Universitat de Barcelona (UB), de l’Institut de Neurociències de la UB (UBNeuro) i de l’Institut d’Investigació Biomèdica de Bellvitge (IDIBELL) ha identificat per primera vegada en humans, i en un entorn realista, un mecanisme neurofisiològic clau en la formació de memòries: les ones cerebrals tipus ripple, unes oscil·lacions elèctriques d’alta freqüència que actuen com a marcadors que delimiten i organitzen els diferents episodis o fragments d’informació que el cervell ha de recordar en el futur. Aquestes troballes, publicades a la revista Nature Communications, aprofundeixen en la comprensió de com s’organitza la memòria en el cervell humà i obren noves vies per abordar trastorns relacionats amb el deteriorament d’aquesta.
La recerca està liderada per Lluís Fuentemilla, investigador del grup de Cognició i plasticitat cerebral de l’IDIBELL i de l’UBNeuro, i forma part de la tesi doctoral realitzada en aquest mateix grup per Marta Silva, primera signant de l’article i actualment a la Universitat de Columbia (Estats Units). També han col·laborat experts de la Unitat d’Epilèpsia de l’Hospital Clínic de Barcelona, de la Universitat de Columbia, la Universitat Ruhr de Bochum i de la Universitat de Munic (Ludwig-Maximilians-Universität – LMU) (Alemanya).
El record d’episodis concrets és la base de la memòria
Tot i que l’experiència és constant, hi ha molta evidència que el cervell la segmenta quan hi ha canvis en el flux de la informació per convertir-la en records. «Aquests segments marquen que, a partir d’un moment donat, el cervell tanca un episodi en la memòria i inicia el registre d’un altre. Per exemple, quan estàs fent alguna cosa i reps una trucada de telèfon o sona el timbre, el cervell identifica que hi ha hagut un canvi en el curs de l’experiència i utilitza aquests esdeveniments com si fossin un signe de puntuació, un punt i a part en una frase, per procedir a l’emmagatzematge del que estaves fent en forma d’episodi», explica Lluís Fuentemilla.
Estudis previs en ratolins han assenyalat que les ones tipus ripples exerceixen un paper fonamental en la formació de memòries. «Es considera que aquestes ones coordinen la transferència d’informació entre l’hipocamp i les regions neocorticals — al còrtex temporal i frontal —, facilitant la integració de nous records. Aquest senyal neuronal és clau per generar potenciació sinàptica, permetent al cervell fixar i consolidar un record», expliquen els investigadors.
Un experiment pioner
Tot i que aquests senyals s’han estudiat àmpliament en animals, especialment en ratolins, la seva anàlisi en humans ha estat molt limitada. Això es deu a la dificultat de registrar-les, ja que s’originen en zones cerebrals que requereixen l’ús d’elèctrodes intracranials. En aquest estudi, però, els investigadors han aconseguit analitzar aquestes ones en un context naturalista, és a dir, en condicions properes a la vida quotidiana. Per a això, van registrar l’activitat electrofisiològica intracranial de deu pacients amb epilèpsia —intervinguts per motius clínics— mentre visionaven el primer capítol de la sèrie Sherlock, de la BBC, amb una durada de 50 minuts. «Aquest tipus de format narratiu, com passa en la vida real, presenta canvis d’escena que el cervell identifica com a límits d’esdeveniments. Posteriorment, es va demanar als participants que recordessin i relatessin el que recordaven de l’argument», detallen els autors.
Els resultats van mostrar un patró dinàmic d’activació de les ones ripples durant la codificació dels records. «Observem que aquestes ones es produïen tant en l’hipocamp com en les àrees neocorticals. No obstant, seguien un ritme temporal diferenciat: en l’hipocamp, l’activitat de les ripples augmentava en els límits dels esdeveniments, cosa que reflecteix el seu paper en la segmentació; en canvi, en les regions corticals, la seva presència era més elevada durant el desenvolupament intern dels esdeveniments», explica Marta Silva.
Segons els investigadors, aquest patró suggereix una coordinació entre les dues estructures cerebrals com si es tractés d’«una orquestra»: les regions neocorticals processen activament la informació, i l’hipocamp entra en acció quan es produeix un canvi d’escena per «empaquetar i consolidar» el record.
Segmentar per recordar
Aquestes troballes reforcen la idea de la importància de la segmentació i estructuració en la formació de record. «El que veiem, tant en aquest estudi com en treballs afins, és que no n’hi ha prou amb parar atenció i registrar la informació, sinó que és igual o més rellevant organitzar-la en el context del constant flux d’informació. És a dir, no només es tracta d’activar la maquinària cerebral mentre està registrant informació, sinó que també aquesta ha d’actuar com un director d’orquestra que marca quan el record comença i acaba. Aquests senyals ajuden no només que hi hagi un registre mentre està passant, sinó que s’organitzi la informació de forma coherent», destaquen.
Els resultats també podrien tenir implicacions importants en la comprensió dels trastorns de memòria i en el desenvolupament de futures intervencions terapèutiques. «Fins ara, davant d’un problema amnèsic, se solia pensar en dèficits d’atenció o dificultats per adquirir informació. Els nostres resultats apunten que també hi podria haver una fallada en aquests senyals de segmentació, en com s’estructura la informació al cervell», argumenten.
En aquest sentit, la investigació obre la porta a explorar teràpies que considerin la manera com s’organitza la informació a nivell cerebral. «En persones grans, per exemple, que comencen a mostrar deteriorament de memòria, podria ser beneficiós presentar la informació de forma més estructurada, amb pauses clares entre esdeveniments rellevants. No només per una qüestió de ritme cognitiu, sinó perquè això podria facilitar la seva correcta codificació i emmagatzematge», conclouen.
L’Institut de Recerca Biomèdica de Bellvitge (IDIBELL) és un centre de recerca creat el 2004 especialitzat en càncer, neurociència, medicina translacional i medicina regenerativa. Compta amb un equip de més de 1.500 professionals que, des dels 73 grups de recerca, generen més de 1.400 articles científics a l’any. L’ IDIBELL 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.
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. El 2009 es va convertir en un dels cinc primers centres d’investigació espanyols acreditats com a institut d’investigació sanitària per l’Institut de Salut Carles III. A més, forma part del programa “HR Excellence in Research” de la Unió Europea i és membre d’EATRIS i REGIC. Des de l’any 2018, IDIBELL és un Centre Acreditat de la Fundació Científica AECC (FCAECC).