Una plétora de investigaciones ofrece evidencia de que el sueño es beneficioso, e incluso necesario, para varios tipos de aprendizaje y para la memoria. Sin embargo, los mecanismos neurales subyacentes que determinan el impacto del sueño en estos importantes procesos no se conocen bien.

A fin de abordar esta temática, un equipo de investigadores dirigidos por científicos de la Universidad de Brown realizó un estudio que evaluó los roles del sueño REM (movimientos oculares rápidos) y el sueño no REM en el aprendizaje perceptivo visual.

Analizando ondas cerebrales

Para el estudio, el equipo entrenó a 81 adultos jóvenes a identificar una letra y su orientación de un conjunto de líneas sobre un fondo texturizado en dos tareas diferentes: una antes de dormir y otra después de dormir.

Entre las dos tareas, los investigadores analizaron las ondas cerebrales de los participantes mientras dormían y simultáneamente midieron las concentraciones de dos productos químicos diferentes en sus cerebros: un neurotransmisor excitador llamado glutamato y un neurotransmisor inhibitorio llamado ácido gamma-aminobutírico.

Los investigadores demostraron dos mecanismos distintivos para el sueño REM y el sueño no REM, involucrados en la facilitación del aprendizaje.

Por separado, los investigadores realizaron los mismos análisis en personas que no participaron en las tareas de aprendizaje visual, los cuales sirvieron como grupo de control.

Al medir la proporción de estos dos químicos en el cerebro, lo que se conoce como equilibrio de excitación / inhibición (E / I), los científicos pueden obtener pistas sobre el estado de un área cerebral en particular. A veces, como cuando un área del cerebro tiene un alto equilibrio E / I, las neuronas están formando activamente nuevas conexiones, lo que significa que esa área del cerebro tiene un alto grado de plasticidad.

Por el contrario, cuando un área del cerebro tiene un equilibrio E / I bajo, se dice que está en un estado de estabilización, una etapa en que se eliminan las conexiones neuronales menos importantes, lo que aumenta la eficiencia y la resistencia de las conexiones que quedan.

Tanto la plasticidad como la estabilización son parte integral del proceso de aprendizaje: la plasticidad generalmente se traduce en ganancias de rendimiento, y la estabilización evita que el aprendizaje futuro sobrescriba o interfiera con el aprendizaje ya adquirido.

Mecanismos distintivos

Al examinar los datos recopilados, los investigadores encontraron que la plasticidad y la estabilización ocurren durante las diferentes etapas del sueño. Durante el sueño no REM, las áreas visuales de los cerebros de los participantes exhibieron un equilibrio E / I que sugiere una mayor plasticidad. Este patrón fue observado incluso entre los participantes que no realizaron las tareas de aprendizaje visual, lo que significa que ocurre incluso en ausencia de aprendizaje.

Los experimentos revelaron los mecanismos neurales subyacentes que determinan el impacto del sueño en el proceso de aprendizaje.

Sin embargo, la etapa REM parece ser necesaria para que las personas cosechen los beneficios de la mayor plasticidad que exhiben durante el sueño no REM. Durante el sueño REM, las concentraciones químicas en los cerebros de los participantes indicaron que sus áreas visuales se estabilizaron.

Notablemente, los investigadores observaron que este proceso ocurrió solo en los participantes que realizaron las tareas de aprendizaje visual, lo que sugiere que, en contraste con la plasticidad, la estabilización durante el sueño ocurre solo en presencia de aprendizaje.

En el estudio, los investigadores demostraron claramente dos mecanismos distintivos para el sueño REM y el sueño no REM, con patrones complementarios de procesamiento neuroquímico y funcional involucrados en la facilitación del aprendizaje.

Estos resultados indican que el sueño no REM promueve la plasticidad, lo que conduce a aumentos de rendimiento independientes del aprendizaje, mientras que el sueño REM disminuye la plasticidad para estabilizar el aprendizaje de una manera específica.

Referencia: Complementary contributions of non-REM and REM sleep to visual learning. Nature Neuroscience, 2020. https://doi.org/10.1038/s41593-020-0666-y