Los neurocientíficos de Columbia Engineering 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 la memoria, son fundamentales para mejorar la memoria de los estímulos emocionales. Las interrupciones de este mecanismo neuronal, provocadas por la estimulación eléctrica del cerebro o por la depresión, deterioran la memoria específicamente para los estímulos emocionales.
La mayoría de las personas recuerda eventos emocionales, como el día de su boda, muy claramente, 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 la memoria, son fundamentales para mejorar la memoria de los estímulos emocionales. Las interrupciones de este mecanismo neuronal, provocadas por la estimulación eléctrica del cerebro o por 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 dañinos que tiene la pérdida de la memoria en las personas y la sociedad. Los 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 naturalmente qué información se prioriza para el almacenamiento y qué se desvanece podría proporcionar una visión crítica para desarrollar nuevos enfoques terapéuticos para fortalecer la memoria de quienes corren el riesgo de pérdida de memoria, o para normalizar los procesos de la memoria en quienes corren el riesgo de desregulación.
« Es más fácil recordar eventos emocionales, como el nacimiento de su hijo, que otros eventos de la misma época », dice Salman E. Qasim, autor principal del estudio, quien comenzó este proyecto durante su doctorado en el laboratorio de Jacobs en Columbia. Ingenieria. « El cerebro claramente tiene un mecanismo natural para fortalecer ciertos recuerdos, y queríamos identificarlo ».
La dificultad de estudiar los mecanismos neurales en humanos
La mayoría de las investigaciones sobre los mecanismos neuronales se llevan a cabo en animales como las ratas, porque tales estudios requieren acceso directo al cerebro para registrar la actividad cerebral y realizar experimentos que demuestren la causalidad, como la interrupción cuidadosa de los circuitos neuronales. Pero es difícil observar o caracterizar un fenómeno cognitivo complejo como la mejora de la memoria emocional en estudios con animales.
Estudiar este proceso directamente en humanos. Qasim y Jacobs analizaron datos de experimentos de memoria realizados con pacientes con epilepsia que se sometieron a un registro cerebral intracraneal directo para la localización y el tratamiento de las convulsiones. Durante estas grabaciones, los pacientes con epilepsia memorizaban listas de palabras mientras los electrodos colocados en el hipocampo y la amígdala registraban la actividad eléctrica del cerebro.
Estudiar patrones de ondas cerebrales de palabras emocionales
Al caracterizar sistemáticamente las asociaciones emocionales de cada palabra utilizando clasificaciones de emociones de fuentes múltiples, Qasim descubrió que los participantes recordaban más palabras emocionales, como « perro » o « cuchillo », mejor que palabras más neutrales, como « silla ». Al observar la actividad cerebral asociada, los investigadores notaron que cada vez que los participantes recordaban con éxito palabras emocionales, la actividad neuronal de alta frecuencia (30-128 Hz) se volvería más frecuente en el circuito amígdala-hipocampo. Cuando los participantes recordaron palabras más neutrales, o no pudieron recordar una palabra por completo, este patrón estuvo ausente. Los investigadores analizaron este patrón en un gran conjunto de datos de 147 pacientes y encontraron un vínculo claro entre la memoria mejorada de los participantes para las palabras emocionales y la prevalencia en sus cerebros de ondas cerebrales de alta frecuencia en el circuito de la amígdala y el hipocampo.
« Encontrar este patrón de actividad cerebral que vincula las emociones y la memoria fue muy emocionante para nosotros, porque investigaciones anteriores han demostrado cuán importante es la actividad de alta frecuencia en el hipocampo para la memoria no emocional », dijo Jacobs. « Inmediatamente nos indicó que pensemos en las implicaciones causales más generales: si provocamos actividad de alta frecuencia en este circuito, mediante intervenciones terapéuticas, ¿seremos capaces de fortalecer los recuerdos a voluntad? ».
La estimulación eléctrica interrumpe la memoria de las palabras emocionales
Para establecer si esta actividad de alta frecuencia realmente reflejaba un mecanismo causal, Jacobs y su equipo formularon un enfoque único para replicar el tipo de interrupciones experimentales típicamente reservadas para la investigación con animales. Primero, analizaron un subconjunto de estos pacientes que habían realizado la tarea de memoria mientras se aplicaba estimulación eléctrica directa al hipocampo para la mitad de las palabras que los participantes tenían que memorizar. Descubrieron que la estimulación eléctrica, que tiene un historial mixto de beneficio o disminución de la memoria según su uso, deterioró de manera clara y constante la memoria específicamente para las palabras emocionales.
Uma Mohan, otra estudiante de doctorado en el laboratorio de Jacobs en ese momento y coautora del artículo, señaló que esta estimulación también disminuyó la actividad de alta frecuencia en el hipocampo. Esto proporcionó evidencia causal de que, al anular el patrón de actividad cerebral que se correlacionaba con la memoria emocional, la estimulación también estaba disminuyendo 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 manera similar a la estimulación cerebral. Analizó la memoria emocional de los pacientes en paralelo con las evaluaciones del estado de ánimo que los pacientes tomaron para caracterizar su estado psiquiátrico. Y, de hecho, en el subconjunto de pacientes con depresión, el equipo observó una disminución simultánea de la memoria mediada por emociones y la actividad de alta frecuencia en el hipocampo y la amígdala.
« Al combinar la estimulación, el registro y la evaluación psicométrica, pudieron demostrar la causalidad en un grado que no siempre se ve en los estudios con registros del cerebro humano », dijo Bradley Lega, neurocirujano y científico de la Universidad de Texas Southwestern Medical. Centro y no un autor en el papel. « Sabemos que la actividad de alta frecuencia está asociada con el disparo neuronal, por lo que estos hallazgos abren nuevas vías de investigación en humanos y animales sobre cómo ciertos estímulos involucran a las neuronas en los circuitos de memoria ».
Próximos pasos
Qasim, quien actualmente es investigador postdoctoral en la Escuela de Medicina Icahn en Mt. Sinai, ahora está siguiendo esta vía de investigación al investigar cómo las neuronas individuales en el cerebro humano se disparan durante los procesos de memoria emocional. Qasim y Jacobs esperan que su trabajo también pueda inspirar la investigación con animales que explora cómo esta actividad de alta frecuencia está relacionada con la norepinefrina, un neurotransmisor relacionado con los procesos de atención que, según ellos, podría estar detrás de la memoria mejorada de los estímulos emocionales. Finalmente, esperan que las investigaciones futuras apunten a la actividad de alta frecuencia en el circuito de la amígdala y el hipocampo para fortalecer y proteger la memoria, en particular la memoria emocional.
« Nuestros recuerdos emocionales son uno de los aspectos más críticos de la experiencia humana, informando todo, desde nuestras decisiones hasta toda nuestra personalidad », agregó Qasim. « Cualquier paso que podamos tomar para mitigar su pérdida en los trastornos de la memoria o prevenir su secuestro en los trastornos psiquiátricos es muy emocionante ».