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EEG intracraneal y el viaje mental en el tiempo

Artículo original: Intracranial EEG and Mental Time Travel, Jillian L. Shaw

Traducido por Emma Bartlett

Editado por Franz Jaron, Lena Lange, Ida Parry y Giorgia Salani

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Una progresión familiar de acordes resuena en tus altavoces mientras lasluces rojas del tráfico a tu alrededor se desvanecen en el recuerdo de un escenario oscuro iluminado por luces de neón pulsantes. Reemplazas tu incomodidad actual (¡el tráfico horrendo!) con el recuerdo del último concierto al que asististe – reviviendo la experiencia sensorial de percusión y sintiendo la intensidad de las ondas sonoras vibrantes. Mientras sacas el movimiento ocasional de la guitarra aérea y tocas el ritmo en tu panel de instrumentos, estás recuperando con éxito una memoria y restableciendo un patrón específico de actividad neuronal. Este viaje mental en el tiempo te permite escapar del confinamiento de tu entorno y sumergirte en la memoria de las buenas experiencias del pasado.

Figura 1. Jillian lleva un gorro de EEG.
Figura 1. Jillian lleva un gorro de EEG.

Para recuperar una memoria episódica (memoria autobiográfica para eventos y detalles que pueden ser recordados conscientemente) con éxito, un individuo viaja mentalmente en el tiempo para volver a experimentar el evento de interés. A partir de nuestras propias experiencias y datos de comportamiento sabemos que los seres humanos son bastante buenos en esta forma de recuperación de la memoria. Sin embargo, las bases neuronales subyacentes a este comportamiento han sido más difíciles de identificar. El artículo de la semana pasada presentó una descripción de la tecnología EEG (electroencefalograma) y su capacidad de registrar las respuestas neuronales a estímulos específicos. En esta publicación nos aproximamos a un equipo de investigadores que utilizaron EEG intracraneal (iEEG) para registrar los mecanismos neuronales empleados durante la recuperación de la memoria.

Los investigadores de Johns Hopkins estaban interesados en utilizar EEG intracraneal para explorar las dinámicas temporales de la actividad neuronal durante la recuperación de la memoria episódica. Se propusieron determinar si el proceso de recuperación reactiva las representaciones corticales más rápido que durante la fase inicial de codificación. Con el fin de responder a esta pregunta, se hizo un experimento con 18 varones con epilepsia fármaco-resistente, que se habían sometido a cirugía para implantar electrodos intracraneales en sus cerebros para monitorear las convulsiones. Los participantes fueron evaluados en una tarea de asociación verbal en la que estudiaron aproximadamente 223 pares de palabras y se les pidió que recordaran la palabra. Los pacientes pudieron realizar esta tarea con una precisión de aproximadamente 41%. Durante la codificación y recuperación de la información, el equipo de investigación registró la potencia oscilatoria de cinco bandas de frecuencia diferentes de cada una de las ubicaciones de los electrodos.

Los investigadores fueron así capaces de construir un mapa de la actividad neuronal comparando los períodos de codificación y recuperación para comparar el grado de restablecimiento. Cuando las palabras fueron recordadas correctamente, se descubrió que el restablecimiento de la actividad neuronal fue mayor que durante las pruebas incorrectas. El equipo propuso la hipótesis de que el restablecimiento, durante los intentos correctos, se debió a la actividad neuronal “saltando hacia atrás” en el tiempo, para recrear el contexto en el que la información fue codificada. Específicamente, como se demostró en la Figura 2, se determinó que se produjo una mayor reinstalación para intentos correctos en los lóbulos temporales inferiores y la corteza prefrontal ventrolateral en las bandas de theta y alta frecuencia gamma.

Figura 2: El viaje mental en el tiempo mediante el restablecimiento neuronal requiere una actividad theta precisa y de alta frecuencia gamma en regiones específicas del cerebro.
Figura 2: El viaje mental en el tiempo mediante el restablecimiento neuronal requiere una actividad theta precisa y de alta frecuencia gamma en regiones específicas del cerebro.

Esta investigación es importante porque demuestra lo que sucede durante el recuerdo exitoso de la memoria. Durante la recuperación correcta de la memoria, la señal neuronal se recupera, proporcionando por primera vez la emocionante evidencia que el viajar en el tiempo subyace en la memoria episódica. La próxima vez que vuelvas en el tiempo a una aventura del fin de semana durante una clase aburrida, puedes agradecérselo a la alta actividad gamma y la actividad oscilatoria theta en el lóbulo temporal.

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Escrito por Jillian L. Shaw
Ilustrado por Jooyeun Lee y imágenes adaptadas de Yaffe et al., 2014
Editado por Franz Jaron, Lena Lange, Ida Parry y Giorgia Salani
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Referencias

Yaffe R.B., Srikanth Damera, Sridevi V. Sarma, Sara K. Inati & Kareem A. Zaghloul (2014). Reinstatement of distributed cortical oscillations occurs with precise spatiotemporal dynamics during successful memory retrieval, Proceedings of the National Academy of Sciences, 111(52) 18727-18732. DOI: http://dx.doi.org/10.1073/pnas.1417017112

Author

  • Jillian L. Shaw

    Jillian decidió dedicarse a una vida de exploración de los misterios del cerebro tras leer los estudios de casos neurológicos de Oliver Sachs y Ramachandran cuando era estudiante del Vassar College. Después de completar una licenciatura en neurociencia con honores en 2009, Jillian se dirigió a la Universidad del Sur de California (USC) para realizar un doctorado en neurociencia donde ahora está en su quinto año. Una estancia de investigación en Bélgica expuso a Jillian a las complejidades de las vías de señalización celular, y sus intereses cambiaron de la neurociencia cognitiva a la neurociencia celular y molecular. Su investigación actual se centra en la relación entre el síndrome de Down y la enfermedad de Alzheimer utilizando la Drosophila como modelo genético para explorar el transporte axonal, la disfunción de las mitocondrias, los defectos sinápticos y la neurodegeneración. Cuando no está en el laboratorio, Jillian forma nuevas sinapsis escalando por el sur de California.

Jillian L. Shaw

Jillian decidió dedicarse a una vida de exploración de los misterios del cerebro tras leer los estudios de casos neurológicos de Oliver Sachs y Ramachandran cuando era estudiante del Vassar College. Después de completar una licenciatura en neurociencia con honores en 2009, Jillian se dirigió a la Universidad del Sur de California (USC) para realizar un doctorado en neurociencia donde ahora está en su quinto año. Una estancia de investigación en Bélgica expuso a Jillian a las complejidades de las vías de señalización celular, y sus intereses cambiaron de la neurociencia cognitiva a la neurociencia celular y molecular. Su investigación actual se centra en la relación entre el síndrome de Down y la enfermedad de Alzheimer utilizando la Drosophila como modelo genético para explorar el transporte axonal, la disfunción de las mitocondrias, los defectos sinápticos y la neurodegeneración. Cuando no está en el laboratorio, Jillian forma nuevas sinapsis escalando por el sur de California.