L’hipocamp orquestra el procés cerebral que ens permet evocar un record

Per primera vegada, investigadors de l’IBEC registren en humans i de manera simultània l’activitat cerebral de dues àrees clau vinculades a la memòria: l’hipocamp i el neocòrtex

L’estudi ha estat possible gràcies a la participació voluntària de persones amb epilèpsia que, a causa de la seva malaltia, porten elèctrodes intracranials implantats. Fent ús de la realitat virtual, els participants van portar a terme tasques de memòria espacial.
El gust del berenar en sortir de l’escola, el primer petó, aquella festa fins la matinada. Els records són la nostra manera de viatjar al passat i, malgrat que pot semblar fàcil rememorar una situació, el procés cerebral que es produeix és complex i segueix sent, en bona part, un misteri.

Read more…

En quin mecanisme biològic es basa aquesta capacitat per “viatjar en el temps”?

Un estudi liderat per Paul Verschure, Professor de Recerca ICREA a l’IBEC, publicat recentment a la revista Nature Communications revela una qüestió fonamental sobre la memòria humana: per primera vegada, es demostra que l’hipocamp és el responsable de coordinar el procés de recuperació d’un record. Una hipòtesi que, fins ara, només s’estudiava de manera teòrica.

La clau que ha permès trobar aquest descobriment resideix en els voluntaris que han participat en l’estudi: es tracta de pacients d’epilèpsia que, amb l’objectiu de monitorar la seva malaltia, porten elèctrodes intracranials implantats. “Aquests pacients ens oferien una oportunitat extraordinària. Gràcies als seus implants, hem pogut registrar simultàniament l’activitat neurofisiològica de l’hipocamp i el neocòrtex, quelcom que cap altre estudi en humans havia aconseguit abans”, subratlla Verschure, investigador principal del grup Sistemes Sintètics, Perceptius, Emotius i Cognitius (SPECS).

La realitat virtual, una gran aliada per a la neurociència

A més, la recerca ha comptat amb un element poc habitual: la realitat virtual. “Volíem veure què passa en els processos de memòria quan manipulem l’espai on es desenvolupen”, explica Daniel Pacheco, investigador postdoctoral del grup SPECS de l’IBEC i primer autor de l’article. “El nostre experiment virtual permet dissociar la relació existent entre una imatge i el context que l’envolta”.

Els participants de l’estudi havien de recórrer un laberint virtual format per quatre habitacions, cadascuna amb vint imatges al seu interior. Les habitacions tenien textures diferents a les parets, que servien per identificar-les com a contextos diferents. Primer, cada participant recorria les habitacions i observava les imatges. Després, tornaven a recórrer el laberint lleugerament modificat: els investigadors havien canviat les vuitanta imatges inicials, algunes es trobaven en una habitació diferent i altres havien estat substituïdes per imatges noves. Els participants havien d’indicar quines imatges havien vist abans i quines no.

“La memòria implica la conservació de la informació al llarg del temps. Recordar un episodi requereix, per tant, el restabliment d’un estat dinàmic en el cervell, un ‘engrama’”, subratlla Pacheco. Els anomenats engrames de memòria són petjades, patrons en l’activitat del cervell que s’originen quan vam crear un nou record. Cada vegada que rememorem una situació, l’engrama es reprodueix de nou.

Segons revela l’experiment, quan una persona està recordant un succés, és l’hipocamp qui inicia un determinat engrama i, 500 mil·lisegons després, el neocòrtex se suma a aquesta activitat. “El nostre estudi demostra que la memòria episòdica es basa en interaccions coordinades dins d’una xarxa hipocamp-neocòrtex. Aquests resultats proporcionen un gran avanç en la nostra comprensió del mecanisme cerebral subjacent a la memòria episòdica i obren noves línies de recerca relacionades amb l’orquestració dels engrames de la memòria des d’una perspectiva global del cervell”, afirma Verschure. Les aplicacions futures que alberguen els resultats d’aquest estudi són ambicioses i molt variades: des del tractament d’aquelles persones que han patit episodis traumàtics, fins al seu ús en casos d’optimització de l’aprenentatge.

L’estudi, liderat per l’Institut de Bioenginyeria de Catalunya, ha comptat amb la col·laboració de Rodrigo Rocamora, cap de la Unitat d’Epilèpsia de l’Hospital del Mar de Barcelona, i de Nikolai Axmacher, investigador principal de l’Institut de Neurociència Cognitiva de la Universitat de Ruhr Bochum (Alemanya); i està emmarcat dins el projecte CDAC, liderat per Paul Verschure i finançat amb una ERC Advanced Grant.


Article referenciat:  Pacheco, D., Sánchez-Fibla, M., Duff, A., Principe, A., Rocamora, R., Zhang, H., Axmacher, N. & Verschure, P.F.M.J (2019). Coordinated representational reinstatement in the human hippocampus and lateral temporal cortex during episodic memory retrieval. Nature Communications, 10, 2255