Otra área que ha sido objeto de muchas investigaciones es la relación entre el sueño y el aprendizaje o la formación de la memoria. Los científicos saben con certeza que el sueño es crucial para el aprendizaje, pero ¿qué fase del sueño es más importante?
¿El aprendizaje se produce en la fase ligera del sueño REM o en la fase profunda del sueño no REM? ¿Cómo se coordinan las neuronas de las distintas áreas cerebrales en las distintas etapas del sueño para facilitar el aprendizaje y la consolidación de la memoria?
Dos estudios de los que informa Medical News Today ayudan a arrojar luz sobre estas cuestiones.
El sueño ayuda al cerebro a aprender y a mantenerse flexible
En el primer estudio, los experimentadores manipularon la etapa de sueño profundo, no REM, de los participantes del estudio después de pedirles que aprendieran un nuevo conjunto de movimientos. Los científicos monitorizaron la actividad cerebral de los participantes -su corteza motora, concretamente- durante todo el estudio.
El equipo -dirigido por científicos con sede en Suiza- descubrió que un sueño profundo inquieto daba lugar a una eficiencia de aprendizaje visiblemente reducida. Los investigadores explicaron que sus resultados se basaban en las sinapsis del cerebro y su papel en el aprendizaje.
Las sinapsis son conexiones microscópicas entre neuronas que, junto con las sustancias químicas del cerebro, o neurotransmisores, facilitan el paso de impulsos eléctricos de una neurona a otra. Durante el día, las sinapsis se activan en respuesta a los estímulos que el cerebro recibe del entorno.
Pero durante el sueño, la actividad de estas sinapsis vuelve a la normalidad. Sin este periodo de restauración, permanecen excitadas en su máxima actividad durante demasiado tiempo.
Esto interfiere en la neuroplasticidad del cerebro, es decir, en su capacidad para recablearse y crear nuevas conexiones entre neuronas. La neuroplasticidad permite al cerebro «captar» nuevas habilidades, cambiar y adaptarse a los estímulos de su entorno y, en última instancia, aprender cosas nuevas.
Nicole Wenderoth, profesora del Departamento de Ciencias de la Salud y Tecnología de la ETH de Zúrich, y coautora principal, explica lo ocurrido en su nuevo estudio.
«En la región fuertemente excitada del cerebro, la eficacia del aprendizaje se saturó y ya no pudo modificarse, lo que inhibió el aprendizaje de las habilidades motoras.»
Por lo que saben los autores, éste fue el primer estudio que demostró una relación causal entre la fase profunda del sueño y la eficiencia del aprendizaje. «Hemos desarrollado un método que nos permite reducir la profundidad del sueño en una determinada parte del cerebro y, por tanto, demostrar la conexión causal entre el sueño profundo y la eficiencia del aprendizaje», afirma el profesor Reto Huber, coautor del estudio.
El sueño también nos ayuda a desaprender
El segundo estudio del que informó MNT analizó diferentes fases del sueño. Sin embargo, esta investigación demostró que el sueño no solo permite al cerebro aprender cosas nuevas, sino también desaprender.
El estudio original de 2017 incluía una tarea de aprendizaje auditivo. Los investigadores reprodujeron secuencias de sonidos mientras los participantes estaban dormidos y despiertos.
Monitorearon la actividad eléctrica cerebral de los voluntarios mediante un electroencefalograma (EEG).
Los EEG también captaron los husos de sueño que se producían cuando el cerebro dormido aprendía nuevos sonidos. Los husos de sueño son picos de actividad cerebral oscilatoria que investigaciones anteriores han relacionado con el aprendizaje y la consolidación de la memoria.
Después de cada sesión de sueño, los experimentadores pidieron a los participantes que volvieran a escuchar las secuencias de sonidos y las reconocieran. Evaluaron su rendimiento de aprendizaje mediante pruebas.
Usando las lecturas del EEG, los científicos examinaron tres fases del sueño: El sueño REM, el sueño ligero no REM y el sueño profundo no REM.
Cuando se exponían a los sonidos durante el sueño REM o durante el sueño ligero no REM, los participantes eran mejores para reconocerlos cuando estaban despiertos. Pero, cuando se les expuso a los nuevos sonidos durante el sueño profundo no REM, les costó más reconocer la secuencia de sonidos durante la vigilia.
Además, mientras que «los marcadores EEG de aprendizaje se observaban fácilmente en el sueño ligero, estaban notablemente ausentes en el sueño profundo», informan los científicos.
Además, y esto es importante, no sólo era difícil para los participantes reconocer los sonidos que los investigadores les habían reproducido en su sueño profundo no REM, sino que también les resultaba más difícil (re)aprender estos sonidos, en comparación con los sonidos completamente nuevos.
Los resultados sugieren que el sueño profundo no REM no sirve tanto para aprender cosas nuevas como para suprimir información.
«La mayor sorpresa vino de la capacidad del cerebro para desaprender. Así, parece que durante el sueño podemos formar nuevos recuerdos, aprender, o hacer lo contrario: suprimir recuerdos y desaprender.»
– Thomas Andrillon, primer autor del estudio
También se suman a la evidencia de que el sueño profundo ayuda a mantener la neuroplasticidad. En concreto, el sueño ligero no REM (fase 2) puede ayudar a excitar las sinapsis, mientras que el sueño profundo no REM puede ayudar a que se relajen, o a que «bajen de nivel».»
«Este contraste entre el sueño ligero y el profundo es coherente con una distinción cualitativa entre estas dos fases del sueño en relación con la plasticidad neuronal», escriben los autores. «Según este punto de vista, el sueño ligero favorece la potenciación sináptica, mientras que el sueño profundo favorece la reducción sináptica».
«No sugerimos ningún papel funcional para el efecto supresor de la información presentada durante el sueño», añaden. «Más bien, parece un subproducto inevitable de la reducción sináptica necesaria para fines homeostáticos»
En otras palabras, el sueño profundo puede ayudarnos a desaprender u olvidar porque el olvido es un subproducto natural de la preservación de la neuroplasticidad; el olvido es un subproducto de nuestra capacidad de aprender.
Unificación de las teorías del sueño
Andrillon y sus colegas también explicaron que sus hallazgos son significativos porque ayudan a unificar dos escuelas de pensamiento previamente contradictorias. Una de ellas considera que la función principal del sueño es aprender y consolidar nueva información. La otra considera que descarta la información inútil para no abrumar al cerebro.
A medida que los científicos reúnen más y más pruebas neurocientíficas sobre el funcionamiento del sueño, se hace evidente que, en general, estas divisiones y dicotomías quizá no sean la forma más útil de ver el sueño o el papel que desempeña el sueño en el aprendizaje.
Por ejemplo, un estudio publicado el mes pasado muestra que el sueño REM y no REM trabajan juntos para impulsar el aprendizaje.
En concreto, el sueño no REM potencia el rendimiento de las habilidades recién adquiridas al restaurar la flexibilidad y la neuroplasticidad, mientras que el sueño REM estabiliza estas mejoras y evita que los nuevos aprendizajes las borren.
La nueva investigación partía de la misma hipótesis que parecen destacar los estudios anteriores: que el sueño debe reforzar las sinapsis y las conexiones neuronales creadas durante el día (para solidificar los nuevos conocimientos y evitar que sean sobrescritos por nueva información). Sin embargo, también debe «reducir», o relajar o debilitar, las sinapsis para preservar su flexibilidad y la neuroplasticidad del cerebro.
Este estudio -dirigido por Masako Tamaki, del Departamento de Ciencias Cognitivas, Lingüísticas y Psicológicas de la Universidad de Brown en Providence, RI- incluyó una tarea de aprendizaje visual. Los investigadores asignaron a un grupo de participantes dos tareas diferentes, una antes y otra después de dormir. El otro grupo no recibió ninguna tarea de aprendizaje.
Los científicos utilizaron escáneres de resonancia magnética y electrodos que aplicaron a la cabeza y los párpados de los participantes. También utilizaron la espectroscopia de resonancia magnética para medir las dos sustancias químicas cerebrales que intervienen en la plasticidad neuronal (o flexibilidad de las sinapsis) y la estabilización.
Tamaki y su equipo descubrieron que la neuroplasticidad aumentaba durante el sueño no REM. Esto se asoció con un mejor aprendizaje y rendimiento de la tarea después de dormir.
Durante el sueño REM, la plasticidad neuronal de los participantes disminuyó, lo que se correlacionó con la estabilización de lo que habían aprendido. Los investigadores plantean la hipótesis de que el sueño REM ayuda a evitar que el aprendizaje previo al sueño sea sobrescrito por el aprendizaje posterior.
A diferencia del sueño no REM, los investigadores sólo observaron la brusca caída de la plasticidad durante el sueño REM entre los voluntarios con una tarea que aprender.
En palabras de los investigadores: «La aumentó durante el sueño NREM independientemente de que se produjera el aprendizaje previo al sueño, pero se asoció con ganancias de rendimiento posteriores al sueño en relación con el rendimiento previo al sueño. Por el contrario, el disminuyó durante el sueño REM, pero sólo después del entrenamiento previo al sueño, y la disminución se asoció con la estabilización del aprendizaje previo al sueño.»
«Estos resultados indican que el sueño NREM promueve la plasticidad, lo que lleva a las ganancias de rendimiento independiente del aprendizaje, mientras que el sueño REM disminuye la plasticidad para estabilizar el aprendizaje de una manera específica de aprendizaje.»
– Masako Tamaki et al.