Así se guardan y olvidan los recuerdos del cerebro

Cada episodio que sucede en nuestras vidas se almacena en algún rincón del cerebro, la biblioteca personal e intransferible en cuanto a memorias. Pero también tienen fecha de caducidad, momento en el que empezamos a olvidar y, tiempo después, nos damos cuenta de que esos pasajes de la vida ya no son tan claros y debemos desenterrarlos. Si podemos.

Comprender cómo se almacenan y olvidan los recuerdos en nuestro cerebro es parte del trabajo del investigador de la Universidad O’Higgins (UOH), Ulises Pereira. Recientemente, desarrolló la investigación -junto a Johnatan Aljadeff y Nicolas Brunel- “El olvido conduce al caos en las redes atractoras”, donde el ingeniero en Biotecnología Molecular y Doctor en Estadística propuso una teoría utilizando un modelo basado en redes neuronales artificiales.

En este modelo encontramos que los recuerdos más nuevos generan patrones estables y reproducibles en la actividad cerebral. Muy similar al caudal de agua que sale de una manguera cuando está abierta o en el gasto de combustible cuando uno va en coche por carretera a velocidad de crucero”, explica el investigador.

Dr. Pereira Señala que las cosas cambian a medida que pasa el tiempo. “Cuando los recuerdos o memorias comienzan a envejecer, el efecto del olvido hace que se vuelvan caóticos, mostrando patrones de actividad similares a los del clima o el tráfico en las ciudades”, señala.

A esto agrega que cuando la red neuronal olvida muy lentamente, hay interferencia entre los recuerdos, lo que genera la dinámica caótica descrita en su artículo. Este caos es un fenómeno que se observa en sistemas complejos como el clima, fluidos, terremotos, donde una pequeña condición inicial genera un cambio cualitativo de lo que sucederá a futuro en el sistema, haciéndolo impredecible.

El hecho de que los viejos recuerdos se vuelvan caóticos hace predicciones específicas sobre la actividad cerebral cuando un animal está olvidando recuerdos. “Estos experimentos se pueden realizar con las neurotecnologías actuales en primates. Por lo tanto, hay varias predicciones de nuestra teoría que se puede probar experimentalmente“, afirma.

“No querrás olvidar demasiado rápido o demasiado lento, porque si olvidas demasiado lento todos los recuerdos interfieren y no puedes recordar nada. Así que con este estudio desarrollamos herramientas matemáticas para investigar en el futuro cuál es la forma más óptima de olvido en sistemas artificiales y biológicos”, apunta el científico.

Este mismo modelo, añade, podría usarse para estudiar enfermedades como el Alzheimer en el futuro, que en este contexto podría modelarse como una perturbación en las conexiones de la red neuronal. “Se ha visto que en el Alzheimer hay una pérdida de conexiones en la corteza cerebral y podríamos estudiar qué ocurre con los recuerdos cuando las conexiones empiezan a desconectarse artificialmente”, destaca.

El Dr. Pereira señala que el estudio adaptó métodos matemáticos tomados de una rama de la física que estudia los vidrios giratorios, que son materiales con una estructura molecular desordenada y propiedades exóticas. Estas técnicas matemáticas fueron desarrolladas por el Premio Nobel de Física, Giorgio Parisi, entre otros. “Estas herramientas matemáticas no solo se han utilizado para entender redes neuronales, sino también para algoritmos informáticos o la dinámica de especies animales”, apunta.

El investigador explica que la proyección del estudio es que su teoría pueda ser contrastada con datos experimentales muy pronto. “Ayudaría a comprender las observaciones que durante mucho tiempo han sido paradójicas para los experimentadores, por ejemplo, ¿Por qué, cuando los animales recuerdan cosas, la actividad neuronal parece muy fluctuante y desordenada?”, plantea.

La teoría de los atractores caóticos para entender la memoria, de la investigadora de la Universidad O’Higgins, fue publicada por una importante revista de alto impacto para la comunidad científica, Physical Review X, cuyo proceso de revisión por pares demoró más de un año. Este estudio fue seleccionado recientemente por la revista internacional Physics Magazine como un estudio innovador de alto interés.