Dormir bien, recordar mejor

Las personas pasamos aproximadamente una tercera parte de nuestras vidas durmiendo, y otros animales incluso más. Pero todavía no comprendemos completamente por qué necesitamos hacerlo. De hecho, ¿quién no se ha dicho alguna vez: ‘bueno, si duermo tres horas, mañana estaré perfecto/a para el examen’? 

Se han propuesto diversas respuestas relacionadas con el sistema inmunológico, los sistemas hormonales, los mecanismos de regulación de la temperatura corporal y los procesos metabólicos básicos —ya habíamos visto que tenemos una lavadora en el cerebro—: el sueño es esencial para todas estas funciones corporales. Pero ¿qué papel tiene el sueño en las funciones cognitivas, es decir, en nuestras capacidades intelectuales?

La conexión entre el sueño y la memoria

El sueño tiene un papel importante en el almacenamiento y consolidación de nuestros recuerdos. Además, los cambios en las necesidades de almacenamiento de la memoria a lo largo del desarrollo del cerebro pueden afectar el sueño. La hipótesis de consolidación activa de sistemas nos ayuda a entender cómo el sueño y la memoria están relacionados. Esta teoría sugiere que durante el sueño, nuestros recuerdos se reactivan y reorganizan en redes neuronales de gran escala. El hipocampo, una estructura cerebral clave, parece dirigir este proceso, estabilizando algunos recuerdos y transformando otros.

El hipocampo en el cerebro (del proyecto NeurAula Bits).

De acuerdo con esta idea, el neocórtex, que es la parte externa del cerebro, se encarga de integrar rastros de memoria relacionados y superpuestos, creando representaciones abstractas que podemos usar de manera flexible y eficiente para generalizar y prever el futuro. Esto significa que nuestro cerebro no solo recuerda el pasado, sino que también utiliza esos recuerdos para tomar decisiones y anticipar lo que vendrá.

Se cree que las regiones cerebrales del lóbulo temporal medial, como el hipocampo, son igualmente importantes para predecir el futuro y recordar el pasado. Estas regiones son parte de lo que llamamos la red neuronal por defecto (en inglés, default mode network). Esta red es un conjunto de áreas cerebrales que se activan cuando no estamos realizando tareas concretas, sino que estamos involucrados en actividades mentales como la reflexión sobre el pasado, el pensamiento sobre el futuro y la creación de escenarios para entender el mundo que nos rodea. Todas estas involucran la memoria. El mecanismo que vincula el sueño a la consolidación de recuerdos en la memoria se llama replay o repetición del hipocampo y cortical.

¿Qué es la repetición (o replay) del hipocampo/cortical?

Como hemos visto, el sueño desempeña un papel fundamental en el procesamiento y la organización de nuestros recuerdos. No solo nos ayuda a recordar el pasado, sino que también nos permite utilizar esas experiencias para tomar decisiones y anticipar lo que vendrá en el futuro, todo —en principio— gracias a la interacción entre las regiones cerebrales del hipocampo y el neocórtex.

Pero hace ya casi treinta años, los neurocientíficos William Skaggs y Bruce McNaughton, en Arizona, descubrieron algo asombroso: cuando las ratas dormían, sus neuronas repetían de manera rápida las experiencias que habían tenido mientras estaban despiertas. Tal fue la novedad, que los científicos lo pudieron publicar en la prestigiosa revista Science. Este fenómeno se llama repetición del hipocampo (en inglés, hippocampal replay) y ha captado la atención de los neurocientíficos hasta día de hoy. Además, hoy se sabe que no solo ocurre en esa zona del cerebro, sino que también la corteza cerebral despliega patrones de repetición durante el sueño. Ahora trataré de aclarar qué es esto.

El replay del hipocampo es esencial para recordar cosas y entender dónde estamos localizados. Se puede definir como la repetición de patrones de actividad cerebral que suceden cuando recordamos cosas o navegamos en lugares específicos. Esto sucede mientras dormimos y ayuda a fortalecer nuestra memoria y habilidades de navegación. Durante el sueño, el cerebro “reproduce” rutas y ubicaciones previamente experimentadas, fortaleciendo las conexiones sinápticas y mejorando la capacidad de recordar cosas que han sucedido, y también lugares.

Este proceso es clave para entender cómo funcionan nuestra memoria y habilidades cognitivas. Tanto, que existe una iniciativa financiada por fondos de la Unión Europea y que coordina la Universidad de Hamburgo (Alemania) con un presupuesto que roza los 1,5 millones de euros: el proyecto REPLAY. Si quieres seguir sus novedades te dejo su página en este enlace.

¿Por qué es importante entonces el sueño para el aprendizaje?

El olvido es otro de los mecanismos cerebrales necesario para nuestra supervivencia, menos cuando tenemos un examen o una presentación oral. Parece ser que, bajo la hipótesis de ‘consolidación activa de sistemas’, los recuerdos con un elevado componente emocional —en cualquiera de sus formas— son seleccionados para quedar ‘grabados’ a largo plazo tras el sueño. Esto ocurre hasta el punto de que cuanto más intensa es la emoción asociada a un suceso, más cosas olvidamos del resto (Vanasse et al. 2022).

Este último hecho da soporte a otra hipótesis en la función del sueño: la de la homeostasis sináptica, que tiene que ver con las conexiones de las neuronas. Según esta, durante el día acumulamos montones de conexiones en los circuitos cerebrales que son demasiadas, incluso insostenibles. El sueño promueve una disminución general de la actividad de las conexiones —actividad sináptica— como un antídoto. La reducción de la actividad de las conexiones evita así su saturación y mantiene bajo control sus altos costos energéticos.

El aprendizaje tiene una parte de entendimiento (el famoso ahá) y otra —importante— de repetición y memoria. Es decir, de retomar lo que hemos aprendido para que se vaya almacenando de manera cada vez más efectiva. Esto sucede porque se van fortaleciendo las conexiones de los circuitos que almacenan algo que se aprende. 

Pero la falta de sueño se vincula consistentemente al olvido: dormir mal o no dormir suficiente reduce la capacidad de aprendizaje. El replay ocurre típicamente en las fases de sueño que no son REM. Si se acortan los ciclos de sueño, se pierde parte de la capacidad del cerebro de almacenar y filtrar información.

Por eso, lo aprendido y almacenado durante el día en la memoria, que en términos técnicos llamamos ‘episódica’, se consolidará mucho mejor tras una noche de sueño profundo y reparador, más que por ‘atiborrarnos de estudio toda la noche’.

Para saber más:

Simon, K. C., Nadel, L., and Payne, J. D. (2022). The functions of sleep: A cognitive neuroscience perspective. Proceedings of the National Academy of Sciences, 119(44), e2201795119. https://doi.org/10.1073/pnas.2201795119

Skaggs, W. E., and McNaughton, B. L. (1996). Replay of Neuronal Firing Sequences in Rat Hippocampus During Sleep Following Spatial Experience. Science. https://doi.org/10.1126/science.271.5257.1870

Vanasse, T. J., Boly, M., Allen, E. J., Wu, Y., Naselaris, T., Kay, K., Cirelli, C., and Tononi, G. (2022). Multiple traces and altered signal-to-noise in systems consolidation: Evidence from the 7T fMRI Natural Scenes Dataset. Proceedings of the National Academy of Sciences, 119(44), e2123426119. https://doi.org/10.1073/pnas.2123426119

Ashton, J. E., Harrington, M. O., Langthorne, D., Ngo, V. V., and Cairney, S. A. Sleep deprivation induces fragmented memory loss. Learning & Memory, 27(4), 130-135. https://doi.org/10.1101/lm.050757.119