Un estudio observa cambios en un circuito cerebral de ratones tras aprender

Aprender una experiencia nueva no termina cuando el estímulo desaparece. El cerebro sigue activo durante el sueño, una etapa vinculada con la consolidación de recuerdos. Un estudio en ratones (Mus musculus) observó que, después de aprender a asociar un contexto con una situación aversiva, se modificó de manera selectiva la coordinación entre dos regiones cerebrales durante el sueño profundo: la corteza cingulada anterior y una parte del hipocampo llamada CA1.

El hipocampo participa en la formación y reorganización de recuerdos. Durante el reposo y el sueño produce breves oscilaciones eléctricas conocidas como “ondas agudas con ripples”, que se han relacionado con la reactivación de experiencias recientes. La corteza cingulada anterior, situada en la parte frontal del cerebro, también interviene en procesos de aprendizaje y memoria. La pregunta del equipo fue si la comunicación entre ambas zonas se modifica después de una experiencia nueva.

Para investigarlo, los autores implantaron electrodos en las dos regiones y registraron, al mismo tiempo, la actividad de neuronas individuales antes, durante y después de un protocolo de condicionamiento de miedo contextual. En ese procedimiento, los animales aprenden a vincular un entorno con un estímulo desagradable. Los investigadores compararon los patrones registrados en el sueño anterior y posterior al aprendizaje, y usaron un modelo estadístico para evaluar hasta qué punto la actividad de la corteza podía anticipar la actividad del hipocampo alrededor de esos breves eventos eléctricos.

Antes del entrenamiento, la actividad de la corteza cingulada anterior predecía especialmente la de un grupo de neuronas situado en la capa más superficial de CA1. Tras aprender y dormir, esa relación se debilitó para una parte de esas neuronas, mientras que otro grupo, ubicado más profundamente en CA1, se mantuvo relativamente estable. El resultado sugiere que el aprendizaje no altera por igual todo el circuito: podría redistribuir la participación de poblaciones neuronales distintas mientras el cerebro procesa una experiencia reciente.

El equipo añadió una prueba de causa y efecto más directa. Mediante optogenética —una técnica que permite activar células nerviosas con pulsos de luz— estimuló neuronas de la corteza cingulada anterior y midió las respuestas en el hipocampo. La estimulación produjo una inhibición más intensa y duradera en las neuronas superficiales de CA1 que en las profundas. Esa diferencia respalda la existencia de una conexión funcional selectiva entre las regiones, aunque no establece por sí sola qué función cumple en un recuerdo particular.

El trabajo ayuda a precisar cómo se pueden estudiar los circuitos implicados en el sueño y el aprendizaje: combinando registros en animales que se comportan libremente con intervenciones controladas sobre células nerviosas. Pero los cambios se registraron antes y después de un condicionamiento aversivo, sin una condición comparable sin aprendizaje. Por eso no permiten separar por completo los efectos del aprendizaje de los del estrés o de otros cambios entre ambas sesiones. Tampoco demostraron que los ratones recordaran mejor o peor por esa reorganización, ni permiten trasladar el resultado de forma directa a la memoria humana.

El resultado abre preguntas sobre cómo el sueño reorganiza la actividad de circuitos vinculados con experiencias recientes. Experimentos con tareas distintas y controles adecuados podrán aclarar qué parte de ese ajuste se debe al aprendizaje y cuál a otros procesos que acompañan la experiencia.