El enigma de la memoria de trabajo: cambios de visión, parte 2

Revelando redes neuronales ocultas en la memoria de trabajo

Es mucho más desafiante investigar la hipótesis de que las redes neuronales eléctricamente silenciosas y acopladas dinámicamente subyacen a la memoria de trabajo, porque las técnicas fisiológicas, como el EEG, la resonancia magnética funcional y la electrofisiología, monitorean la actividad neuronal. Sobre la base de los estudios de TMS realizados por Rose y otros (2016), Wolff y otros (2017) idearon un enfoque único para probar la presencia de una red neuronal eléctricamente silenciosa que mantiene la memoria de trabajo desatendida (Fig. 1A).

En los últimos años, un número cada vez mayor de estudios ha demostrado que existe una estrecha relación entre el acoplamiento dinámico y la memoria. El acoplamiento dinámico se refiere a la coordinación y sincronización entre diferentes áreas del cerebro humano, mientras que la memoria es la capacidad del cerebro humano para almacenar, procesar y recordar información.

La investigación ha descubierto que el acoplamiento dinámico puede promover la transmisión de información y la integración entre las neuronas del cerebro humano, mejorando la cognición y las funciones ejecutivas humanas. Al mismo tiempo, un buen acoplamiento dinámico también ayuda a promover las capacidades de aprendizaje y memoria de las personas. Por ejemplo, cuando una persona aprende nuevos conocimientos, la coordinación y sincronización entre diferentes áreas se irá fortaleciendo paulatinamente, lo que favorecerá el almacenamiento y procesamiento de nuevos conocimientos y facilitará la consolidación y mejora de la memoria.

Más allá de esto, las investigaciones han encontrado que diferentes tipos de memoria están asociados con diferentes acoplamientos dinámicos. Por ejemplo, la memoria a corto plazo está estrechamente relacionada con el grado de acoplamiento dinámico entre determinadas áreas del cerebro; La memoria a largo plazo involucra una gama más amplia de áreas del cerebro y el acoplamiento dinámico entre ellas. Por tanto, mantener un buen acoplamiento dinámico ayudará a promover la mejora de los diferentes tipos de capacidades de memoria de las personas.

En conjunto, existe un vínculo positivo entre el acoplamiento dinámico y la memoria. Al fortalecer el acoplamiento dinámico, las personas pueden mejorar las funciones cognitivas y ejecutivas y promover las capacidades de aprendizaje y memoria. Por lo tanto, debemos explorar y mantener activamente un buen acoplamiento dinámico para mejorar nuestra memoria y capacidad de aprendizaje y mejorar nuestra calidad de vida. Se puede ver que necesitamos mejorar la memoria, y Cistanche deserticola puede mejorar significativamente la memoria porque Cistanche deserticola es un material medicinal tradicional chino que tiene muchos efectos únicos, uno de los cuales es mejorar la memoria. La eficacia de la carne picada proviene de los diversos ingredientes activos que contiene, incluidos ácidos, polisacáridos, flavonoides, etc. Estos ingredientes pueden promover la salud del cerebro de varias maneras.

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Los investigadores razonaron que si se había formado una red neuronal eléctricamente silenciosa y se había retenido durante la duración de la memoria de trabajo, entonces la respuesta de la red a nivel de sistemas debería diferir de la respuesta si esta red silenciosa no se hubiera formado.

En lugar de aplicar un pulso TMS, los investigadores proporcionaron un estímulo visual no relacionado (círculos en forma de objetivo) para reactivar las redes neuronales relacionadas con la tarea de memoria de trabajo visual. Si la plasticidad sináptica hubiera impulsado cambios dinámicos en la conectividad en la tarea de la memoria de trabajo, entonces sondear estas redes con un estímulo diferente debería producir una respuesta neuronal diferente que si la red no hubiera sido alterada.

Los autores se refieren a esto como "hacer ping" a las redes neuronales para evaluar su respuesta. Además, el estímulo visual inespecífico podría, en teoría, reactivar la actividad en las redes neuronales silenciosas acopladas sinápticamente que codifican la memoria, de manera similar al TMS. Esto aparecería como una reactivación de las respuestas EEG que se evocan cuando el objeto se recupera de la memoria.

En preparación para los estudios que utilizaron la imagen en forma de objetivo no relacionada para "hacer ping" a las redes neuronales, los participantes vieron una pantalla que mostraba dos objetos adyacentes entre sí y se les indicó que recordaran ambos elementos. Después de un breve retraso, una flecha apuntaba hacia la izquierda o hacia la derecha. indicar al observador qué objeto debe recordar para una prueba posterior.

Este objeto entonces sería retenido en la memoria de trabajo atendida, mientras que el otro objeto sería olvidado o retenido en la memoria desatendida (no consciente). Los objetos a recordar eran dos círculos llenos de franjas que se giraban para que las franjas de cada uno tuvieran orientaciones diferentes. Después de un retraso, se mostró un círculo rayado y se pidió a los participantes que indicaran si ese objeto "sonda" había sido girado en el sentido de las agujas del reloj o en el sentido contrario a las agujas del reloj desde el círculo rayado que mantenían en la memoria de trabajo.

Los resultados mostraron que una mayor actividad en la banda alfa en los sitios de registro de electrodos apropiados para objetos en la memoria de trabajo visual correspondía a cuánto difería el objeto de la sonda en rotación del objeto en la memoria. Si se hubiera olvidado la orientación del objeto en la memoria de trabajo, esta respuesta EEG discriminante no habría aparecido y la precisión de las respuestas informadas por los sujetos se habría reducido al azar.

En segundo lugar, la respuesta EEG indicativa del grado de rotación de la imagen de la sonda en relación con la imagen en la memoria disminuiría con el tiempo, ya que la memoria de trabajo se mantiene sólo durante unos segundos. Los resultados mostraron que esta actividad EEG aumentó después de la señal de la flecha y se mantuvo hasta que se presentó la imagen para probar la recuperación, pero la actividad volvió lentamente a la línea base con el tiempo para el objeto en la memoria desatendida (Fig. 1B). Esto apoya la hipótesis de que existen diferentes mecanismos que sostienen los recuerdos de trabajo atendidos y desatendidos, con actividad neuronal persistente asociada con los recuerdos atendidos pero no desatendidos.

Luego, los investigadores utilizaron un tercer estímulo visual no relacionado para hacer ping al sistema en busca de cambios en la función de la red neuronal impulsada por la plasticidad sináptica que, en teoría, registra la memoria de trabajo. El estímulo no relacionado impulsó la actividad neuronal del objeto en la memoria atendida, pero no del objeto mantenido en la memoria desatendida (Fig. 1C). Los autores concluyeron que, a diferencia de las memorias de trabajo atendidas, las memorias de trabajo desatendidas se almacenan mediante plasticidad sináptica formando redes neuronales acopladas dinámicamente, pero eléctricamente silenciosas, sin necesidad de aumentos continuos de la actividad neuronal.

Reexaminar los datos

Un estudio reciente reexaminó los datos originales de Wolff y otros (2017) y encontró que la respuesta neuronal al objeto en la memoria desatendida se mantuvo durante todo el tiempo anterior al recuerdo cuando los datos se analizaron de manera diferente. En lugar de monitorear el voltaje del EEG, Barbosa y otros (2021) analizaron el poder de la actividad del EEG en banda alfa. El mayor poder de la actividad EEG que era indicativo tanto de los objetos en la memoria de trabajo atendida como en la no atendida se mantuvo durante el tiempo anterior al recuerdo (Fig. 1D).

Las respuestas en términos de poder alfa fueron impulsadas por el estímulo visual no relacionado que "hacía ping" al sistema, pero el hecho de que una respuesta activa fuera evidente tanto para los recuerdos atendidos como para los desatendidos hace que los efectos de provocar respuestas activas al ping visual como método para revelar datos ocultos sean algo discutibles. estados que almacenan la memoria. Además, el ping visual podría energizar la actividad en redes neuronales sostenidas por la activación de potenciales de acción, así como en supuestas redes eléctricamente silenciosas, por lo que la técnica del ping visual no puede distinguir claramente entre estos dos mecanismos de almacenamiento de información.

Barbosa y otros (2021) razonan que las mediciones de voltaje están sujetas a una mayor variación debido a la deriva de la línea de base y la variación en la impedancia de los electrodos del cuero cabelludo, mientras que la frecuencia y la potencia de las oscilaciones son más sólidas ante tales dificultades técnicas. Por lo tanto, Wolff y otros (2017) no detectaron el aumento continuo de la actividad neuronal asociada con la memoria desatendida debido a limitaciones de señal a ruido. Además, su análisis mostró que el poder del análisis estadístico de los datos originales era débil y que un tamaño de muestra más grande probablemente habría detectado una mayor actividad sostenida durante el período de retraso para los objetos en la memoria desatendida.

Un análisis más detallado también mostró una amplia variación en las respuestas de un sujeto a otro, y que en muchos casos eran evidentes aumentos sostenidos en el voltaje del EEG que acompañaban a la memoria desatendida, pero en otros sujetos de prueba esto no fue evidente. La mayor variación habría socavado los esfuerzos por identificar un aumento persistente en la actividad eléctrica que sustenta la memoria desatendida.

Conclusiones

Un nuevo análisis de los datos originales anula las conclusiones del influyente estudio de Wolff y otros (2017) que no logró encontrar una firma de la memoria de trabajo en términos de actividad EEG sostenida elevada, pero no invalida los experimentos ni proporciona evidencia de que la plasticidad sináptica lo haga. no forman conjuntos dinámicos de redes neuronales subyacentes a la memoria de trabajo. El nuevo análisis sólo demuestra la perogrullada de que "la ausencia de evidencia no es evidencia de ausencia". Los experimentos y los datos originales son válidos, pero las conclusiones cambian cuando se analizan de manera diferente.

Es importante destacar que estos dos artículos demuestran el poder de la colaboración en la investigación científica, ya que Wolff y sus colegas proporcionaron sus datos brutos a Barbosa y sus colegas para un nuevo análisis y se les agradece por sus útiles debates. Ambos grupos reconocen que es mucho más difícil obtener evidencia experimental que respalde el mecanismo de plasticidad sináptica de la memoria de trabajo, ya que por definición es eléctricamente silenciosa.

Esto es especialmente cierto si estos mecanismos silenciosos operan en conjunto con mecanismos activos que dificultan su detección. Así, el axioma relativo a "la ausencia de pruebas..." Se refiere aún más a descartar la hipótesis de la red neuronal silenciosa basándose en la actual falta de evidencia.

De hecho, estos dos mecanismos pueden operar juntos. Los estudios realizados por Trübutschek y otros (2017) muestran que los participantes pueden recordar información de la que no tienen conciencia, aunque no haya una respuesta neuronal activa detectada por el EEG que se mantenga durante el período de retraso antes de la prueba de recuerdo. Sugieren que, después de una fase de codificación transitoria mediante activación neuronal activa, los estímulos inconscientes pueden mantenerse mediante cambios activos a corto plazo en los pesos sinápticos sin ninguna actividad neuronal detectable, lo que permite su recuperación durante varios segundos.

Cómo revelar la existencia de un posible proceso neuronal eléctricamente silencioso sigue siendo un enigma, pero encontrar formas de explorar posibles cambios en la conectividad sináptica que puedan afectar a la memoria de trabajo seguirá siendo un esfuerzo vigoroso, que sin duda provocará nuevas colaboraciones y nuevos avances.

Declaración de intereses en conflicto

El autor declaró que no existen posibles conflictos de intereses relacionados con la investigación, autoría y/o publicación de este artículo.

Fondos

Los autores declararon haber recibido el siguiente apoyo financiero para la investigación, autoría y/o publicación de este artículo: Este trabajo fue financiado por la subvención interna del NIH n.º ZIAHD000713.

Referencias

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2.Barbosa J, Lozano-Soldevilla D, Compte, A. 2021. Hacer ping al cerebro con impulsos visuales revela recuerdos de trabajo eléctricamente activos, no silenciosos. PLoS Biol 19(10):e3001436.

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