Dormir produce cambios neuronales para fijar la memoria y el aprendizaje
Sábado 07 de
Junio 2014
En un estudio publicado en la revista Science, los investigadores de la NYU Langone Medical Center muestran por primera vez que el sueño después de aprender favorece el crecimiento de las espinas dendríticas que son pequeñas protuberancias de las células del cerebro que se conectan con otras células cerebrales. Las espinas dendríticas facilitan el paso de información a través de las sinapsis, las uniones entre las neuronas, las células del cerebro.
Por otra parte, la actividad de las células del cerebro durante el sueño profundo, o el sueño de onda lenta, después de aprender es fundamental para este crecimiento.
Los resultados obtenidos en ratones, proporcionan evidencia física importante en apoyo de la hipótesis de que el sueño ayuda a consolidar y fortalecer nuevos recuerdos, y muestran por primera vez cómo el aprendizaje y dormir causan cambios físicos en el córtex motor, la región del cerebro responsable de los movimientos voluntarios.
El sueño es fundamental para aprender y para la memoria
“Hemos sabido durante mucho tiempo que el sueño juega un papel importante en el aprendizaje y la memoria. Si usted no duerme bien que no va a aprender bien”, dice el investigador principal, Wen-Biao Gan, profesor de neurociencia y la fisiología y miembro del Instituto Skirball de Medicina Biomolecular de la NYU Langone Medical Center. “Aquí hemos demostrado cómo el sueño ayuda a las neuronas forman conexiones muy específicas en las ramas dendríticas que pueden facilitar la memoria a largo plazo. También mostramos cómo los diferentes tipos de aprendizaje forman sinapsis en diferentes ramas de la las mismas neuronas, lo que sugiere que el aprendizaje causa cambios estructurales muy específicos en el cerebro“.
A nivel celular, el sueño es cualquier cosa menos tranquilo: la chispa del cerebro que se detecta cuando digerimos nueva información durante las horas de vigilia, se repite durante el sueño profundo, también conocido como sueño de ondas lentas, cuando las ondas cerebrales reducen la velocidad y el movimiento rápido de los ojos y el sueño se detiene. Los científicos han creído durante mucho tiempo que esta reproducción nocturna ayuda a formar nuevos recuerdos y recordar, sin embargo, los cambios estructurales que sustentan este proceso se eran poco conocidos.
El tipo de cambios neuronales depende de la tarea que se aprende
Para arrojar luz sobre este proceso, el Dr. Gan y sus colegas modificaron genéticamente ratones para expresar una proteína fluorescente en las neuronas. Mediante el uso de un microscopio especial de escaneo láser que ilumina las proteínas fluorescentes que brillan intensamente en la corteza motora, los científicos fueron capaces de realizar el seguimiento y pudieron observar las imagen del crecimiento de las espinas dendríticas largo de las ramas individuales de dendritas antes y después de los ratones aprendieran a mantener el equilibrio sobre una varilla de centrifugado. Con el tiempo los ratones aprendieron a mantener el equilibrio sobre la varilla, ya que poco a poco se alcanzaba más rápido. “Es como aprender a montar en bicicleta,” dice el Dr. Gan. “Una vez que se aprende, nunca se olvida.”
Después de documentar que brotaban nuevas espinas dendríticas largo de las ramas, en las seis horas después del entrenamiento, los investigadores se dispusieron a comprender cómo el sueño impactaría este crecimiento físico.
Entrenaron a dos grupos de ratones: uno formado en la barra de giro durante una hora que después se durmieron durante 7 horas; el segundo formado por el mismo período de tiempo en la barra pero se quedó despierto durante 7 horas. Los científicos descubrieron que los ratones privados de sueño experimentaron significativamente un menor crecimiento de la espina dendrítica que los ratones bien descansados. Además, encontraron que el tipo de tarea aprendida determinaba que ramas crecerían.
Correr hacia adelante sobre la barra de giro, por ejemplo, producía crecimiento en ramas dendríticas de la columna vertebral diferentes que correr hacia atrás sobre la barra, lo que sugiere que el aprendizaje de tareas específicas causa cambios estructurales específicos en el cerebro.
“Ahora sabemos que cuando aprendemos algo nuevo, una neurona formará nuevas conexiones en una rama específica,” dice el Dr. Gan. “Imagine un árbol cuyas hojas (espinas) crecen en una rama, pero no otra rama. Cuando aprendemos algo nuevo, es como hacer crecer hojas en una rama específica.”
La interrupción del sueño afecta al aprendizaje
Por último, los científicos demostraron que las células cerebrales en la corteza motora que se activan cuando los ratones aprenden una tarea, se reactivan durante el sueño profundo de ondas lentas. La interrupción de este proceso impide el crecimiento de la espina dendrítica. Sus hallazgos ofrecen una profundización importante en el papel funcional de la repetición-el proceso neuronal por el cual el cerebro dormido ensaya tareas aprendidas durante el día en la corteza motora observada-.
“Nuestros datos sugieren que la reactivación neuronal durante el sueño es muy importante para el crecimiento de las conexiones específicas dentro de la corteza motora,” agrega el Dr. Gan.
Los resultados obtenidos en ratones, proporcionan evidencia física importante en apoyo de la hipótesis de que el sueño ayuda a consolidar y fortalecer nuevos recuerdos, y muestran por primera vez cómo el aprendizaje y dormir causan cambios físicos en el córtex motor, la región del cerebro responsable de los movimientos voluntarios.
El sueño es fundamental para aprender y para la memoria
“Hemos sabido durante mucho tiempo que el sueño juega un papel importante en el aprendizaje y la memoria. Si usted no duerme bien que no va a aprender bien”, dice el investigador principal, Wen-Biao Gan, profesor de neurociencia y la fisiología y miembro del Instituto Skirball de Medicina Biomolecular de la NYU Langone Medical Center. “Aquí hemos demostrado cómo el sueño ayuda a las neuronas forman conexiones muy específicas en las ramas dendríticas que pueden facilitar la memoria a largo plazo. También mostramos cómo los diferentes tipos de aprendizaje forman sinapsis en diferentes ramas de la las mismas neuronas, lo que sugiere que el aprendizaje causa cambios estructurales muy específicos en el cerebro“.
A nivel celular, el sueño es cualquier cosa menos tranquilo: la chispa del cerebro que se detecta cuando digerimos nueva información durante las horas de vigilia, se repite durante el sueño profundo, también conocido como sueño de ondas lentas, cuando las ondas cerebrales reducen la velocidad y el movimiento rápido de los ojos y el sueño se detiene. Los científicos han creído durante mucho tiempo que esta reproducción nocturna ayuda a formar nuevos recuerdos y recordar, sin embargo, los cambios estructurales que sustentan este proceso se eran poco conocidos.
El tipo de cambios neuronales depende de la tarea que se aprende
Para arrojar luz sobre este proceso, el Dr. Gan y sus colegas modificaron genéticamente ratones para expresar una proteína fluorescente en las neuronas. Mediante el uso de un microscopio especial de escaneo láser que ilumina las proteínas fluorescentes que brillan intensamente en la corteza motora, los científicos fueron capaces de realizar el seguimiento y pudieron observar las imagen del crecimiento de las espinas dendríticas largo de las ramas individuales de dendritas antes y después de los ratones aprendieran a mantener el equilibrio sobre una varilla de centrifugado. Con el tiempo los ratones aprendieron a mantener el equilibrio sobre la varilla, ya que poco a poco se alcanzaba más rápido. “Es como aprender a montar en bicicleta,” dice el Dr. Gan. “Una vez que se aprende, nunca se olvida.”
Después de documentar que brotaban nuevas espinas dendríticas largo de las ramas, en las seis horas después del entrenamiento, los investigadores se dispusieron a comprender cómo el sueño impactaría este crecimiento físico.
Entrenaron a dos grupos de ratones: uno formado en la barra de giro durante una hora que después se durmieron durante 7 horas; el segundo formado por el mismo período de tiempo en la barra pero se quedó despierto durante 7 horas. Los científicos descubrieron que los ratones privados de sueño experimentaron significativamente un menor crecimiento de la espina dendrítica que los ratones bien descansados. Además, encontraron que el tipo de tarea aprendida determinaba que ramas crecerían.
Correr hacia adelante sobre la barra de giro, por ejemplo, producía crecimiento en ramas dendríticas de la columna vertebral diferentes que correr hacia atrás sobre la barra, lo que sugiere que el aprendizaje de tareas específicas causa cambios estructurales específicos en el cerebro.
“Ahora sabemos que cuando aprendemos algo nuevo, una neurona formará nuevas conexiones en una rama específica,” dice el Dr. Gan. “Imagine un árbol cuyas hojas (espinas) crecen en una rama, pero no otra rama. Cuando aprendemos algo nuevo, es como hacer crecer hojas en una rama específica.”
La interrupción del sueño afecta al aprendizaje
Por último, los científicos demostraron que las células cerebrales en la corteza motora que se activan cuando los ratones aprenden una tarea, se reactivan durante el sueño profundo de ondas lentas. La interrupción de este proceso impide el crecimiento de la espina dendrítica. Sus hallazgos ofrecen una profundización importante en el papel funcional de la repetición-el proceso neuronal por el cual el cerebro dormido ensaya tareas aprendidas durante el día en la corteza motora observada-.
“Nuestros datos sugieren que la reactivación neuronal durante el sueño es muy importante para el crecimiento de las conexiones específicas dentro de la corteza motora,” agrega el Dr. Gan.
Con información de
cienciaybiologia.com
