20 de enero de 2023
Fuente: Escuela de Ingeniería y Ciencias Aplicadas de la Universidad de Columbia
Los neurocientíficos identificaron un mecanismo neuronal específico en el cerebro humano que asocia la información con emociones para mejorar la memoria. El equipo demostró que las ondas cerebrales de alta frecuencia en la amígdala, centro de los procesos emocionales, y el hipocampo, centro de los procesos de memoria, son cruciales para mejorar la memoria de estímulos emocionales. Las alteraciones de este mecanismo neuronal, provocadas por la estimulación cerebral eléctrica o la depresión, deterioran la memoria específicamente para los estímulos emocionales.
Neurocientíficos de Ingeniería de Columbia identificaron un mecanismo neuronal específico en el cerebro humano que asocia la información con emociones para mejorar la memoria. El equipo demostró que las ondas cerebrales de alta frecuencia en la amígdala, centro de los procesos emocionales, y el hipocampo, centro de los procesos de memoria, son cruciales para mejorar la memoria ante estímulos emocionales. Las alteraciones de este mecanismo neuronal, provocadas por la estimulación cerebral eléctrica o la depresión, deterioran la memoria específicamente ante estímulos emocionales.
La mayoría de las personas recuerdan eventos emocionales, como el día de su boda, con mucha claridad, pero los investigadores no están seguros de cómo el cerebro humano prioriza los eventos emocionales en la memoria. En un estudio publicado el 16 de enero de 2023 por Nature Human Behaviour , Joshua Jacobs, profesor asociado de ingeniería biomédica en Columbia Engineering, y su equipo identificaron un mecanismo neuronal específico en el cerebro humano que etiqueta la información con asociaciones emocionales para mejorar la memoria. El equipo demostró que las ondas cerebrales de alta frecuencia en la amígdala, un centro para los procesos emocionales, y el hipocampo, un centro para los procesos de memoria, son fundamentales para mejorar la memoria de los estímulos emocionales. Las interrupciones de este mecanismo neuronal, provocadas por la estimulación cerebral eléctrica o la depresión, deterioran la memoria específicamente para los estímulos emocionales.
Aumento de la prevalencia de los trastornos de la memoria
La creciente prevalencia de trastornos de la memoria, como la demencia, ha puesto de relieve los efectos perjudiciales que la pérdida de memoria tiene en las personas y la sociedad. Trastornos como la depresión, la ansiedad y el trastorno de estrés postraumático (TEPT) también pueden presentar procesos de memoria desequilibrados y se han vuelto cada vez más frecuentes durante la pandemia de COVID-19. Comprender cómo el cerebro regula de forma natural qué información se prioriza para el almacenamiento y qué información se desvanece podría proporcionar información crucial para el desarrollo de nuevos enfoques terapéuticos que fortalezcan la memoria en personas con riesgo de pérdida de memoria o para normalizar los procesos de memoria en personas con riesgo de desregulación.
"Es más fácil recordar eventos emocionales, como el nacimiento de un hijo, que otros eventos similares", afirma Salman E. Qasim, autor principal del estudio, quien inició este proyecto durante su doctorado en el laboratorio de Jacobs en Ingeniería de Columbia. "El cerebro tiene claramente un mecanismo natural para fortalecer ciertos recuerdos , y queríamos identificarlo".
La dificultad de estudiar los mecanismos neuronales en humanos
La mayoría de las investigaciones sobre mecanismos neuronales se realizan en animales como ratas, ya que estos estudios requieren acceso directo al cerebro para registrar la actividad cerebral y realizar experimentos que demuestren causalidad, como la disrupción cuidadosa de los circuitos neuronales. Sin embargo, es difícil observar o caracterizar un fenómeno cognitivo complejo como la mejora de la memoria emocional en estudios con animales.
Para estudiar este proceso directamente en humanos, Qasim y Jacobs analizaron datos de experimentos de memoria realizados con pacientes con epilepsia sometidos a registro cerebral intracraneal directo para la localización y el tratamiento de las convulsiones. Durante estos registros, los pacientes memorizaban listas de palabras mientras los electrodos colocados en el hipocampo y la amígdala registraban la actividad eléctrica cerebral.
Estudio de los patrones de ondas cerebrales de las palabras emocionales
Al caracterizar sistemáticamente las asociaciones emocionales de cada palabra mediante evaluaciones de emociones colaborativas, Qasim descubrió que los participantes recordaban mejor palabras más emotivas, como "perro" o "cuchillo", que palabras más neutrales, como "silla". Al observar la actividad cerebral asociada, los investigadores observaron que, siempre que los participantes recordaban con éxito palabras emotivas, la actividad neuronal de alta frecuencia (30-128 Hz) se volvía más prevalente en el circuito amígdala-hipocampo. Cuando los participantes recordaban palabras más neutrales, o no recordaban una palabra en absoluto, este patrón estaba ausente. Los investigadores analizaron este patrón en un amplio conjunto de datos de 147 pacientes y encontraron una clara relación entre la mejor memoria de los participantes para palabras emotivas y la prevalencia en sus cerebros de ondas cerebrales de alta frecuencia en el circuito amígdala-hipocampo.
"Encontrar este patrón de actividad cerebral que vincula las emociones y la memoria nos resultó muy emocionante, ya que investigaciones previas han demostrado la importancia de la actividad de alta frecuencia en el hipocampo para la memoria no emocional", afirmó Jacobs. "Nos llevó inmediatamente a pensar en las implicaciones causales más generales: si generamos actividad de alta frecuencia en este circuito mediante intervenciones terapéuticas, ¿podremos fortalecer los recuerdos a voluntad?".
La estimulación eléctrica altera la memoria de las palabras emotivas
Para determinar si esta actividad de alta frecuencia reflejaba realmente un mecanismo causal, Jacobs y su equipo formularon un enfoque único para replicar el tipo de interrupciones experimentales que suelen reservarse para la investigación con animales. Primero, analizaron a un subgrupo de pacientes que habían realizado la tarea de memoria mientras se aplicaba estimulación eléctrica directa en el hipocampo para la mitad de las palabras que los participantes debían memorizar. Descubrieron que la estimulación eléctrica, que tiene un historial mixto de beneficios o deterioro de la memoria según su uso, deterioraba de forma clara y constante la memoria, específicamente para palabras emotivas.
Uma Mohan, otra estudiante de doctorado en el laboratorio de Jacobs en ese momento y coautora del artículo, observó que esta estimulación también disminuía la actividad de alta frecuencia en el hipocampo. Esto proporcionó evidencia causal de que, al suprimir el patrón de actividad cerebral correlacionado con la memoria emocional, la estimulación también disminuía selectivamente la memoria emocional.
La depresión actúa de manera similar a la estimulación cerebral.
Qasim planteó además la hipótesis de que la depresión, que puede implicar una memoria emocional desregulada, podría actuar de forma similar a la estimulación cerebral. Analizó la memoria emocional de los pacientes en paralelo con las evaluaciones del estado de ánimo que estos realizaron para caracterizar su estado psiquiátrico. De hecho, en el subgrupo de pacientes con depresión, el equipo observó una disminución simultánea de la memoria mediada por las emociones y de la actividad de alta frecuencia en el hipocampo y la amígdala.
"Al combinar estimulación, registro y evaluación psicométrica, lograron demostrar una causalidad que no siempre se observa en estudios con registros cerebrales humanos", afirmó Bradley Lega, neurocirujano y científico del Centro Médico de la Universidad de Texas Southwestern, quien no es autor del artículo. "Sabemos que la actividad de alta frecuencia está asociada con la activación neuronal, por lo que estos hallazgos abren nuevas vías de investigación en humanos y animales sobre cómo ciertos estímulos activan las neuronas en los circuitos de la memoria".
Próximos pasos
Qasim, quien actualmente es investigador postdoctoral en la Escuela de Medicina Icahn del Monte Sinaí, está explorando esta línea de investigación al investigar cómo las neuronas individuales del cerebro humano se activan durante los procesos de memoria emocional. Qasim y Jacobs esperan que su trabajo también inspire la investigación con animales que explora cómo esta actividad de alta frecuencia se relaciona con la noradrenalina, un neurotransmisor vinculado a los procesos atencionales que, según ellos, podría ser la causa de la mejora en la memoria de los estímulos emocionales. Finalmente, esperan que futuras investigaciones se centren en la actividad de alta frecuencia en el circuito amígdala-hipocampo para fortalecer y proteger la memoria , en particular la emocional.
"Nuestra memoria emocional es uno de los aspectos más cruciales de la experiencia humana, y lo influye todo, desde nuestras decisiones hasta nuestra personalidad", añadió Qasim. "Cualquier medida que podamos tomar para mitigar su pérdida en los trastornos de memoria o prevenir su secuestro en los trastornos psiquiátricos es sumamente emocionante".
Fuente de la historia:
Materiales proporcionados por la Escuela de Ingeniería y Ciencias Aplicadas de la Universidad de Columbia . Texto original escrito por Holly Evarts. Nota: El contenido puede ser editado por motivos de estilo y extensión.
Referencia de la revista :
Salman E. Qasim, Uma R. Mohan, Joel M. Stein, Joshua Jacobs. La actividad neuronal en la amígdala y el hipocampo humanos mejora la codificación de la memoria emocional . Nature Human Behaviour , 2023; DOI: 10.1038/s41562-022-01502-8
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