El entrenamiento de neurofeedback mejora la actividad cerebral relacionada con la memoria

La memoria es súper importante para que los animales se adapten y actúen de manera adecuada en su entorno. Una parte del cerebro llamada Hipocampo juega un papel clave en cómo se forman y recuerdan los recuerdos. Esta área ayuda a codificar experiencias creando patrones de actividad cerebral. Luego, durante el sueño o los descansos, estos patrones pueden ser "reproducidos", lo que ayuda a fortalecer los recuerdos.

Durante estos momentos de reproducción, hay ráfagas específicas de actividad cerebral conocidas como ondas agudas y ripples (SWRS). Estos SWRs ayudan a coordinar la comunicación entre diferentes partes del cerebro. Se cree que ayudan a almacenar y mantener recuerdos al vincular varias regiones del cerebro. Si los SWRs se interrumpen, puede llevar a un rendimiento de aprendizaje y memoria más pobre.

La investigación ha demostrado que cuando ciertas condiciones en el cerebro afectan los SWRs, puede provocar problemas de memoria en los animales. Esto sugiere que si podemos potenciar o fomentar los SWRs cuando faltan, podríamos mejorar la memoria y el aprendizaje.

Algunos estudios han investigado formas de afectar positivamente los SWRs. Técnicas como la estimulación eléctrica y la optogenética se han utilizado para activar o mejorar los SWRs. Sin embargo, estos métodos tienen sus retos, especialmente al considerar su aplicación en humanos. A menudo requieren procedimientos invasivos, lo que puede limitar su uso en entornos clínicos.

#El Enfoque de Neurofeedback

Reconociendo las limitaciones de métodos anteriores, los investigadores se centraron en una técnica llamada neurofeedback. Este método da a las personas retroalimentación en tiempo real sobre su actividad cerebral, permitiéndoles ajustar sus estados cerebrales de manera consciente. El neurofeedback ha demostrado potencial en el tratamiento de algunas condiciones, pero su efectividad en mejorar problemas relacionados con la memoria ha sido inconsistente y sigue siendo un área de exploración.

La mayoría de los métodos de neurofeedback existentes se centran en regular ciertos tipos de actividad cerebral vinculados a funciones cognitivas en lugar de dirigirse a patrones específicos relacionados con la memoria. Esta brecha en la investigación llevó a los científicos a investigar si proporcionar retroalimentación externa relacionada con la actividad de SWR podría aumentar efectivamente la ocurrencia de SWRs.

El objetivo era averiguar si los sujetos podían aprender a crear condiciones favorables para los SWRs usando neurofeedback no invasivo. Además, dado que la reproducción durante los SWRs es crucial para la función de la memoria, los investigadores querían ver si el neurofeedback también podría mejorar los eventos de reproducción que tienen contenido espacial relevante.

#El Diseño del Estudio

En un estudio reciente, se entrenó a ratas usando un sistema de neurofeedback diseñado para aumentar la actividad de los SWRs. El entrenamiento se incorporó en una tarea de memoria espacial, lo que permitió a los investigadores comparar el rendimiento entre ratas que recibieron neurofeedback y aquellas que no lo hicieron.

El setup involucraba un laberinto donde las ratas tenían que localizar recompensas de comida. Durante tareas específicas, cuando las ratas necesitaban mantener su nariz en uno de los puertos por más tiempo, el sistema detectó grandes SWRs en tiempo real. Cuando se alcanzó un cierto umbral, las ratas recibieron una señal sonora y una recompensa de comida.

Los investigadores tomaron nota de cuántas veces las ratas produjeron SWRs durante los ensayos de neurofeedback en comparación con los ensayos de control. Estaban particularmente interesados en ambos tipos de ensayo y buscaban ver si la retroalimentación llevaría a un aumento en las tasas de SWR y en la calidad de reproducción durante los períodos específicos.

#Resultados del Entrenamiento de Neurofeedback

Los resultados indicaron que las ratas pudieron producir tasas más altas de SWRs durante los ensayos de neurofeedback. Esto fue especialmente notable durante los períodos previos a la recompensa cuando necesitaban mantenerse concentradas para recibir recompensas. Las ratas aprendieron a generar eventos de SWR más grandes de manera más eficiente que antes.

Curiosamente, el aumento en las tasas de SWR no se debió a esperar más tiempo o producir un solo SWR grande. En su lugar, las ratas pudieron modular activamente su generación de SWRs, lo que indica que adaptaron su comportamiento para cumplir con los requisitos del neurofeedback.

Sin embargo, los investigadores también observaron algunos efectos inesperados después de la recompensa. Tras recibir la recompensa, las tasas de SWR cayeron ligeramente, sugiriendo que las ratas pudieron haber ajustado su comportamiento según las demandas de la tarea. Esto podría indicar alguna forma de regulación que mantenga el número total de SWRs constante a través de diferentes fases de la tarea.

#Examinando el Contenido de Reproducción

Dado que la reproducción durante los SWRs juega un papel importante en el almacenamiento de la memoria, los investigadores se centraron en si su entrenamiento de neurofeedback preservaba el contenido de estos eventos de reproducción. Los científicos monitorearon cómo las representaciones espaciales durante los SWRs se relacionaban con las experiencias recientes de las ratas en el laberinto.

Encontraron que las ratas mostraron una variedad de representaciones espaciales durante los SWRs, incluyendo eventos locales relacionados con su ubicación actual y eventos remotos refiriéndose a lugares que exploraron anteriormente. El entrenamiento de neurofeedback no alteró la calidad o relevancia de este contenido de reproducción, y los investigadores notaron que el entrenamiento llevó a una tasa más alta de reproducción remota durante los períodos previos a la recompensa.

#Evaluación del Rendimiento de la Tarea

A pesar de los cambios en la actividad de SWR y el contenido de reproducción, los investigadores querían averiguar si el entrenamiento de neurofeedback afectaba la capacidad de las ratas para recordar y actuar según la información que reunieron durante la tarea. Los investigadores evaluaron diferentes aspectos de su rendimiento, incluyendo eficiencia de búsqueda y precisión en las elecciones.

Las ratas que pasaron por neurofeedback mostraron una leve mejora en su eficiencia al buscar nuevos objetivos, pero esto probablemente se debió a su mayor experiencia con la tarea en lugar del neurofeedback en sí. Los ensayos de neurofeedback no mostraron un cambio significativo en comparación con los ensayos de control en términos de hacer elecciones óptimas o evitar áreas previamente visitadas.

En general, la manipulación de neurofeedback no llevó a mejoras o declives notables en el rendimiento de la tarea. Esto coincide con otras investigaciones, sugiriendo que aunque los SWRs y la reproducción son esenciales para los procesos de memoria, no necesariamente dictan la toma de decisiones inmediata.

#Implicaciones y Direcciones Futuras

Los hallazgos de este estudio revelan el potencial del neurofeedback como herramienta para afectar los SWRs y los procesos de memoria en el hipocampo. Al proporcionar un método para aumentar los SWRs durante tareas específicas, los investigadores dieron pasos importantes en mostrar cómo la retroalimentación conductual puede influir en la actividad cerebral relacionada con la memoria.

El enfoque tomado en este estudio difiere significativamente de métodos anteriores de manipulación de SWRs a través de medios invasivos. Abre caminos para usar técnicas seguras y no invasivas que pueden adaptarse más fácilmente a aplicaciones clínicas.

Los resultados también sugieren que potenciar los SWRs en modelos de deterioro de la memoria podría ayudar en la recuperación, especialmente si se implementa temprano en condiciones que llevan a un declive cognitivo. Aún hay mucho que aprender sobre cómo el neurofeedback podría proporcionar beneficios terapéuticos para problemas de memoria, especialmente en entornos como los modelos de enfermedad de Alzheimer.

#Conclusión

En resumen, esta investigación muestra que el neurofeedback puede alterar efectivamente la ocurrencia de SWRs y los eventos de reproducción asociados en ratas. El resultado no solo destaca la adaptabilidad de funciones cerebrales como la memoria, sino que también apunta a caminos prometedores para posibles intervenciones en trastornos de la memoria. Futuras investigaciones pueden profundizar en cómo optimizar estas técnicas y si pueden aplicarse efectivamente a humanos en entornos clínicos. Con una exploración continua, este enfoque podría evolucionar para ayudar a mejorar el rendimiento de la memoria y la calidad de vida de aquellos con déficits de memoria.