La experiencia cotidiana hace obvio, a veces frustrantemente, que nuestra capacidad de memoria de trabajo es limitada. Solo podemos tener en cuenta tantas cosas de manera consciente a la vez. Los resultados de un nuevo estudio pueden explicar por qué: sugieren que el "el acoplamiento "o sincronía de las ondas cerebrales entre tres regiones clave se descompone de manera específica cuando la carga visual de la memoria de trabajo se vuelve demasiado difícil de manejar".
"Cuando alcanzas la capacidad hay una pérdida de acoplamiento de retroalimentación", dijo el autor principal Earl Miller, Profesor Picower de Neurociencia en el Instituto Picower para el Aprendizaje y la Memoria del MIT. Esa pérdida de sincronía significa que las regiones ya no pueden comunicarse entre sí paramantener la memoria de trabajo.
La capacidad máxima de la memoria de trabajo, por ejemplo, el número total de imágenes que una persona puede tener en la memoria de trabajo al mismo tiempo, varía según el individuo, pero promedia alrededor de cuatro, dijo Miller. Los investigadores han correlacionado la capacidad de la memoria de trabajo con la inteligencia.
Por lo tanto, es importante comprender qué causa que la memoria de trabajo tenga un límite intrínseco porque podría ayudar a explicar la naturaleza limitada del pensamiento consciente y el rendimiento cognitivo óptimo, dijo Miller.
Y debido a que ciertos trastornos psiquiátricos pueden disminuir la capacidad, dijeron Miller y el autor principal Dimitris Pinotsis, un afiliado de investigación en el laboratorio de Miller, los hallazgos también podrían explicar más acerca de cómo dichos trastornos interfieren con el pensamiento.
"Los estudios muestran que la carga máxima es menor en los esquizofrénicos y otros pacientes con enfermedades y trastornos neurológicos o psiquiátricos en comparación con las personas sanas", dijo Pinotsis. "Por lo tanto, comprender las señales cerebrales en la carga máxima también puede ayudarnos a comprender los orígenes de las deficiencias cognitivas"
El otro autor del estudio es Timothy Buschman, profesor asistente en el Instituto de Neurociencia de la Universidad de Princeton y ex miembro del laboratorio Miller.
Cómo funciona la memoria deja de funcionar
El nuevo estudio publicado en la revista corteza cerebral es un análisis estadístico detallado de los datos que el laboratorio de Miller registró cuando los sujetos animales jugaban un juego simple: tuvieron que detectar la diferencia cuando se les mostró un conjunto de cuadrados en una pantalla y luego, después de una breve pantalla en blanco, casi idénticaconjunto en el que un cuadrado había cambiado de color. El número de cuadrados involucrados, de ahí la carga de memoria de trabajo de cada ronda, variaba de modo que a veces la tarea excedía la capacidad de los animales.
Mientras los animales jugaban, los investigadores midieron la frecuencia y el tiempo de las ondas cerebrales producidas por conjuntos de neuronas en tres regiones que se supone que tienen una relación importante, aunque aún desconocida, en la producción de la memoria de trabajo visual: la corteza prefrontal PFC, los campos oculares frontales FEF y el área intraparietal lateral LIP.
El objetivo de los investigadores era caracterizar la diafonía entre estas tres áreas, como se refleja en los patrones en las ondas cerebrales, y comprender específicamente cómo podría cambiar eso a medida que la carga aumenta hasta el punto en que excede la capacidad.
Aunque los investigadores se centraron en estas tres áreas, no sabían cómo podrían trabajar entre ellos. Usando técnicas matemáticas sofisticadas, probaron decenas de variedades de cómo las regiones se "juntan" o sincronizan, en niveles altos y bajos-frecuencias. La estructura "ganadora" fue la que mejor se ajustaba a la evidencia experimental.
"Fue muy abierto", dijo Miller. "Modelamos todas las diferentes combinaciones de retroalimentación y señales de avance entre las áreas y esperamos ver a dónde conducirían los datos".
Descubrieron que las regiones esencialmente funcionan como un comité, sin mucha jerarquía, para mantener la memoria de trabajo. También encontraron cambios a medida que se acercaba la carga y luego excedían la capacidad.
"En la carga máxima de memoria, las señales cerebrales que mantienen recuerdos y guían las acciones basadas en estos recuerdos, alcanzan su máximo", dijo Pinotsis. "Por encima de este pico, las mismas señales se descomponen".
En particular, por encima de la capacidad, el acoplamiento del PFC a otras regiones a baja frecuencia se detuvo, dijo Miller.
Otra investigación sugiere que el papel del PFC podría ser emplear ondas de baja frecuencia para proporcionar la retroalimentación que mantiene sincronizada el sistema de memoria de trabajo. Cuando esa señal se descompone, dijo Miller, toda la empresa también podría hacerlo. Eso puede explicar por quéla capacidad de la memoria tiene un límite finito. En estudios anteriores, dijo, su laboratorio ha observado que la información en las neuronas se degrada a medida que aumenta la carga, pero no había un corte obvio en el que la memoria de trabajo simplemente dejara de funcionar.
"Sabíamos que la carga de estímulo degrada el procesamiento en estas áreas, pero no habíamos visto ningún cambio distinto que se correlacionara con el alcance de la capacidad", dijo. "Pero lo vimos con acoplamiento de retroalimentación. Se cae cuando los sujetos excedieronsu capacidad. El PFC deja de proporcionar acoplamiento de retroalimentación al FEF y LIP ".
Dos lados de la historia
Debido a que el juego de estudio varió deliberadamente donde aparecían los cuadrados en el lado izquierdo o derecho del campo visual, los datos también agregaron más evidencia de un descubrimiento que Miller y sus colegas informaron por primera vez en 2009: la memoria de trabajo visual es distinta para cada lado deel campo visual. Las personas tienen capacidades independientes a su izquierda y su derecha, la investigación ha confirmado.
El Laboratorio Miller ahora está trabajando en un nuevo estudio que rastrea cómo interactúan las tres regiones cuando la información de la memoria de trabajo debe compartirse en todo el campo visual.
Los conocimientos que el laboratorio de Miller ha producido en la memoria visual de trabajo lo llevaron a iniciar la compañía SplitSage, que el mes pasado obtuvo una patente de tecnología para medir las diferencias posicionales de las personas en la capacidad de memoria visual de trabajo. La compañía espera usar los conocimientos de la investigación de Miller para optimizarpantallas de visualización en automóviles y para desarrollar pruebas de diagnóstico para trastornos como la demencia, entre otras aplicaciones. Miller es el científico jefe de la compañía y Buschman es presidente del consejo asesor.
Mientras más científicos aprendan sobre cómo funciona la memoria de trabajo y, en general, sobre cómo las ondas cerebrales sincronizan las funciones cognitivas de mayor nivel, más formas podrán aplicar ese conocimiento para ayudar a las personas, dijo Miller.
"Si podemos descubrir qué cosas están haciendo los ritmos y cómo los están haciendo y cuándo los están haciendo, podemos encontrar una manera de fortalecer los ritmos cuando necesitan fortalecerse", dijo.
El Instituto Nacional de Salud Mental becas: R37MH087027, R01MH091174 y el Fondo de Innovación del Instituto Picower apoyaron el estudio.
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por Instituto Picower en el MIT . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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