Investigadores del Instituto Tecnológico de Massachusetts han revelado información sobre cómo el cerebro humano navega a través del espacio, confiando en neuronas especializadas conocidas como 'células de lugar' en el hipocampo. Sus hallazgos, publicados en Cell Reports, se derivan de experimentos realizados en ratones.
Según Yi Gu, profesor en el Departamento de Ciencias Cerebrales y Cognitivas del MIT, cuando una persona visita un lugar nuevo, el cerebro inicialmente tiene dificultades para reconocerlo. 'El primer día, el cerebro no tiene una fuerte sensación del nuevo entorno porque las neuronas solo recuerdan ubicaciones específicas. Sin embargo, para el quinto día, están listas para formar un mapa cognitivo', explicó. 'Para que la cartografía ocurra, estas neuronas deben trabajar juntas de manera coordinada.'
Los investigadores colocaron ratones en laberintos sin incentivarlos con recompensas, monitoreando la actividad de las neuronas en la región CA1 del hipocampo a través de destellos de iones de calcio. Estos destellos se registraron durante la exploración y durante el sueño cuando los ratones reactivaron sus experiencias.
Observaron un aumento inmediato y sostenido en la actividad neuronal durante los días siguientes. Sin embargo, esta actividad por sí sola no aclara los procesos complejos involucrados en el mapeo.
Utilizando algoritmos de dimensionalidad de datos, los científicos examinaron las interacciones entre neuronas individuales, identificando células 'débilmente acopladas al lugar' cuya actividad no estaba vinculada a recuerdos específicos, sino a patrones de actividad dentro de la red.
Gu señaló: 'En los primeros días después de visitar un nuevo lugar, se forma un mapa cognitivo en el hipocampo, que es un mapa conceptual y no un esquema.' Matthew Wilson, el director del laboratorio que realizó los experimentos, agregó: 'Este mapa se enriquece con recuerdos asociados con la ubicación. Estas características distintivas podrían servir como marcadores de referencia, aunque no está claro qué información permanece precisamente en el mapa mental, ya que los ratones exploraron laberintos sin características.'
El estudio confirmó que el mapeo cognitivo requiere sueño. Para investigar más sobre cómo el cerebro construye mapas espaciales durante el sueño, los investigadores encontraron que los ratones 'practicaban' sus exploraciones recientes en sus sueños, mejorando sus recuerdos de esas experiencias.
En experimentos posteriores, los investigadores modificaron ligeramente las condiciones. Los ratones exploraron un nuevo laberinto dos veces al día con un descanso de tres horas entre ensayos. Algunos pudieron dormir, mientras que otros fueron privados de ello. El primer grupo desarrolló una comprensión más profunda del nuevo entorno, mientras que el segundo grupo no mostró mejoras significativas.
Estos hallazgos sugieren que el sueño ayuda a las neuronas del cerebro a 'ajustarse' mejor para aprender sobre nuevos espacios. Los neurocientíficos planean realizar más investigaciones utilizando laberintos más complejos.