El MIT encontró la primera prueba de que la memoria de trabajo reutiliza sus circuitos

Un equipo del Instituto Tecnológico de Massachusetts (MIT) identificó en la corteza prefrontal de ratones circuitos flexibles capaces de alternar entre distintos contenidos de la memoria de trabajo, un hallazgo que respalda la idea de que el cerebro reutiliza los mismos grupos de neuronas para resolver tareas diferentes en lugar de asignar un conjunto exclusivo a cada tipo de información, informó MIT News, el portal de noticias del instituto.

El estudio, publicado en la revista científica Nature Neuroscience, mostró que esos grupos neuronales pueden almacenar primero un estímulo sensorial y luego un plan de acción. Para los investigadores, esa reutilización ayuda a explicar cómo el cerebro genera una amplia variedad de conductas con un número finito de neuronas.

Los científicos registraron impulsos eléctricos de miles de neuronas mientras los animales realizaban una tarea en la que debían decidir si dos tonos, agudos o graves, eran iguales. El análisis se concentró en dos intervalos: el tiempo entre el primer y el segundo tono, y el tramo entre el segundo tono y la decisión motora.

La corteza prefrontal usó neuronas para dos recuerdos distintos

De acuerdo con el instituto, en la corteza parietal las neuronas parecían dedicarse solo a conservar la memoria del tono. En la corteza prefrontal, en cambio, apareció un conjunto de neuronas que cambiaba de función según el momento de la tarea.

Durante el primer período, ese grupo retenía la memoria del primer sonido. En el segundo, las mismas neuronas se ocupaban de mantener en la memoria de trabajo la decisión y el plan de acción que el animal debía ejecutar.

Yuma Osako, investigador posdoctoral del MIT y autor principal del trabajo, explicó que el cerebro no reserva un grupo separado de neuronas para cada clase de información. “En cambio, usa las mismas poblaciones de neuronas para realizar la misma computación sobre diferentes tipos de información, lo que significa que el mismo subconjunto de neuronas puede mantener tanto una acción como un estímulo sensorial en la memoria de trabajo”.

El hallazgo respalda la idea de “bloques” cognitivos reutilizables

Timothy Buschman, profesor del Princeton Neuroscience Institute y coautor principal, llevaba años trabajando sobre esa posibilidad desde su etapa de posgrado en el MIT. En un estudio previo de su laboratorio en Princeton, citado por la publicación, ya había observado que cuando los animales clasifican objetos por forma o color, ensamblan circuitos neuronales que resuelven partes diferentes de la tarea.

Esa lógica fue comparada con “legos cognitivos”: bloques que pueden combinarse de manera flexible para producir nuevas conductas. El nuevo trabajo avanzó un paso más al preguntar no solo si el cerebro combina piezas funcionales, sino si un mismo circuito individual puede reasignarse para cumplir funciones distintas.

Mriganka Sur, profesor de neurociencia del Picower Institute for Learning and Memory del MIT y otro de los autores principales, resumió: “Cuando los ratones hacen tareas que ponen a prueba si las computaciones de la memoria pueden reutilizarse, la respuesta es que sí. Hay subespacios de actividad funcional en la corteza prefrontal que pueden ser la base para mezclar y combinar en favor de una cognición flexible”.

Buschman afirmó que el hallazgo principal es que existe un circuito cerebral que mantiene elementos en la memoria de trabajo y que en él puede introducirse información sensorial o motora, según la tarea en curso. “Esto significa que no hace falta construir un circuito completamente nuevo para mantener información en mente cada vez que se quiere aprender una tarea nueva”.

Los investigadores planean ahora comprobar si la inhibición de estos circuitos flexibles en distintas fases de la tarea altera la conducta de los animales, una prueba que podría aportar evidencia adicional sobre su participación en funciones múltiples.

Además de Osako, Sur y Buschman, el trabajo tuvo como autores a Greggory Heller y Sofie Ahrlund-Richter. La investigación recibió financiamiento de los National Institutes of Health, una subvención MURI, el Picower Institute Innovation Fund, la Japan Society for the Promotion of Science Overseas Research Fellowships y la Uehara Memorial Foundation Postdoctoral Fellowship.