Cómo las señales sonoras y olfativas pueden mejorar el aprendizaje mientras duermes

Aprendiendo tus A, B, Zzzs: cómo el uso de señales sonoras y olfativas mientras duermes puede despertar recuerdos y mejorar el aprendizaje.

Mi madre es una de cinco hermanos, así que tiene un montón de historias sobre sus desventuras y las de sus hermanos. Una de mis favoritas gira en torno a mi ‘raro’ tío Dorsey y sus primeros esfuerzos científicos. Cuando mi madre tenía unos ocho años, su hermano mayor metía todas las noches un reproductor de cintas debajo de su cama para reproducir tranquilamente una lectura del poema “El cuervo” (1845) de Edgar Allan Poe. Noche tras noche, ponía la cinta, intentando probar si ella recitaba espontáneamente el poema de tanto exponerlo. Según cuenta, se despertaba cada vez que empezaba a sonar la grabación. Claro que aún puede recitar los primeros versos, pero sólo porque el poema la despertaba noche tras noche.

Mi tío nunca llegó a recitar el poema.

Mi tío nunca consiguió que mi madre “aprendiera a dormir”, pero resulta que algunas de sus ideas podrían no haber estado tan desencaminadas. Aunque el aprendizaje durante el sueño, también conocido como hipnopedia, ha sido desacreditado, los neurocientíficos de mi laboratorio y otros están descubriendo ahora formas de utilizar estímulos como las señales sonoras durante el sueño para reforzar los recuerdos.

Los primeros investigadores cometieron el mismo error que el tío Dorsey, y pensaron que podíamos aprender material nuevo durante el sueño por ósmosis, à la Brave New World (1932) de Aldous Huxley. Al igual que en la novela distópica, los experimentos que intentaban este aprendizaje durante el sueño se basaban a menudo en la falsa premisa de que el sueño es como un estado hipnótico. En la década de 1920, algunos investigadores creían que podían enseñar a los participantes información totalmente nueva reproduciendo grabaciones de audio mientras dormían, y los inventores empezaron a vender dispositivos basados en la idea. No era muy diferente del episodio de El laboratorio de Dexter (1996), en el que el niño genio de los dibujos animados utiliza un enorme artilugio para intentar enseñarse francés mientras duerme: no funcionó.

No fue hasta la década de 1950 cuando los investigadores descubrieron que los cacareados efectos de la hipnopedia no se debían en absoluto al sueño. En su lugar, estos artilugios despertaban a la gente. Los desacreditadores pudieron saberlo utilizando una técnica relativamente establecida llamada electroencefalografía (EEG), que registra las señales eléctricas del cerebro mediante electrodos colocados en el cuero cabelludo. Utilizando la EEG en sus participantes, los investigadores podían saber que los que aprendían a dormir estaban realmente despiertos (algo que seguimos haciendo hoy en día en la investigación), y esto prácticamente puso fin a la investigación sobre el sueño como herramienta cognitiva. 50 años después, ahora sabemos que es posible alterar la memoria durante el sueño, sólo que de una forma distinta a la esperada anteriormente.

En 2007, el neurocientífico Björn Rasch, de la Universidad de Lübeck, y sus colegas informaron de que los olores, que se asociaban con material previamente aprendido, podían utilizarse para indicar al cerebro dormido. Los autores del estudio habían enseñado a los participantes las ubicaciones de los objetos en una cuadrícula, como en el juego Concentración, y los habían expuesto al olor de las rosas mientras lo hacían. A continuación, los participantes durmieron en el laboratorio, y los experimentadores esperaron hasta la fase más profunda del sueño (sueño de ondas lentas) para exponerlos de nuevo al olor. Entonces, cuando estaban despiertos, los participantes recordaban mucho mejor dónde se encontraban los objetos. Esto sólo funcionaba si se les había expuesto al olor de la rosa durante el aprendizaje y lo habían olido durante el sueño de ondas lentas. Si sólo habían estado expuestos al olor mientras estaban despiertos o durante el sueño REM, la pista no funcionaba.

Casi parecía demasiado bueno para ser verdad. ¿Podríamos realmente “etiquetar” los recuerdos durante el aprendizaje con un olor y luego persuadir a nuestro cerebro para que los repitiera durante el sueño? Múltiples estudios desde el artículo inicial verificaron el hallazgo, e incluso hubo nuevas variaciones, como el uso de señales sonoras en lugar de olores.

En el Laboratorio Paller de neurociencia cognitiva de la Universidad Northwestern, donde trabajo, se han publicado múltiples trabajos que demuestran que los neurocientíficos pueden vincular un único sonido a un único objeto y reactivarlo individualmente. Por ejemplo, puedes jugar a Concentración y aprender que el gato está en la esquina inferior izquierda y la tetera en la superior derecha. Cuando aprendas el gato, oirás un maullido, y cuando aprendas la tetera, oirás un silbido. Ahora bien, si durante el sueño de ondas lentas reprodujéramos sólo uno de esos sonidos, como el maullido, en realidad recordarías la ubicación del gato incluso mejor que la de la tetera. Ten en cuenta que ambos elementos se aprendieron inicialmente igual de bien, lo que demuestra que la señalización durante el sueño ayudó preferentemente al gato. Esta capacidad de seleccionar recuerdos específicos para reactivarlos se denomina reactivación selectiva de la memoria (RMS).

Lo llamamos TMR porque creemos que reproducir una señal sonora como ésta reactiva el recuerdo del aprendizaje de la ubicación del objeto en la tarea anterior. Mi laboratorio cree que esta repetición del recuerdo permite al cerebro reforzar su representación de la memoria, lo que conduce a un mejor recuerdo. Trabajando con ratas, los neurocientíficos Daniel Bendor y Matthew Wilson, del Instituto Tecnológico de Massachusetts descubrieron exactamente esta repetición esperada cuando administraron señales sonoras relacionadas con el aprendizaje previo.

Los neurocientíficos están empezando a poner en práctica la TMR. Un reciente estudio de mi grupo funcionaba de forma muy parecida al videojuego Guitar Hero, en el que el jugador ocupa el centro del escenario como músico. James Antony, ahora postdoctorado en la Universidad de Princeton pero estudiante de posgrado en aquella época, hizo que los participantes aprendieran dos secuencias musicales en un teclado. Las canciones estaban compuestas por cuatro notas, que aparecían como círculos descendentes, muy parecidas a las del juego real. Tras aprender ambas canciones igual de bien, los participantes se echaron una siesta, y Antony les indicó una de las canciones. Cuando se les volvió a hacer la prueba después de dormir, los participantes eran mejores con la canción marcada por el sueño que con la no marcada. Piensa en lo rápido que podrías aprender un nuevo instrumento musical o una nueva canción, simplemente recordando a tu cerebro dormido lo que has aprendido anteriormente.

Aunque han empezado a surgir algunas investigaciones traslacionales, aún desconocemos los límites de la TMR o de la inducción del sueño en general. En un documento de 2017, la investigadora postdoctoral Laura Batterink, de mi laboratorio, y sus colegas descubrieron que la señalización TMR en combinación con el sueño REM conducía a un mejor recuerdo de las palabras señaladas durante una siesta vespertina. Esta investigación parece indicar que el sueño REM es un estado beneficioso cuando los recuerdos señalados se integran en redes de memoria preexistentes.

Preguntas pendientes que aún no hemos abordado: ¿funciona esto para el aprendizaje de lenguas extranjeras (es decir, el aprendizaje de gramática), o sólo para el aprendizaje de vocabulario extranjero? ¿Podría utilizarse para ayudar a mantener el rendimiento de la memoria en una población que envejece? ¿Reactivar algunos recuerdos significa que otros se borran aún más rápidamente?

Personalmente, me interesa saber cómo pueden cambiar estos recuerdos reactivados debido a estas señales. Mis proyectos actuales se centran en investigar si las pistas hacen que toda la memoria mantenga los detalles o si estas pistas podrían estar consolidando la “esencia” de la memoria y perdiendo detalles superfluos. Otra posibilidad es que la TMR ayude a potenciar todos los aspectos de la consolidación de la memoria y sólo muestre costes cognitivos para los elementos no señalados.

Tenemos algunas corazonadas, y no dejan de surgir nuevos proyectos para abordar estas cuestiones. Pero aún estamos en la frontera de la comprensión del cerebro dormido. Para una actividad que realizamos durante aproximadamente un tercio de nuestra vida, hay más preguntas que respuestas. Tal vez el extraño tío Dorsey y sus cintas de Poe fueran en realidad clarividentes del futuro de la investigación sobre el sueño.

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Sadie Witkowski

es investigadora del sueño y la memoria en la Universidad Northwestern, y presentadora del podcast PhDrinking. Vive en Chicago, Illinois.

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