Investigadores de la UMH y el CSIC revelan que la flexibilidad del cerebro depende del equilibrio entre dos circuitos inhibitorios que regulan cómo interactúan los ritmos theta y gamma.
¿Cómo elige el cerebro qué recuerdos recuperar y cuándo actualizar la información con nuevos datos? Un estudio internacional coliderado por el Instituto de Neurociencias, centro mixto de la Universidad Miguel Hernández de Elche (UMH) y el CSIC, aporta una respuesta: el secreto está en los ritmos cerebrales y en el equilibrio entre dos circuitos inhibitorios clave.
Los resultados, publicados en la revista PLoS Computational Biology, demuestran que el cerebro cambia de manera flexible sus rutas de comunicación según el contexto, modulando cómo interactúan los ritmos lentos (theta) y rápidos (gamma). Gracias a este mecanismo, puede seleccionar distintas fuentes de información, ya sea la que procede de estímulos externos o la que está almacenada en la memoria.
El trabajo ha sido liderado por Santiago Canals (Instituto de Neurociencias, campus de Sant Joan d’Alacant, UMH-CSIC) y Claudio Mirasso (Instituto de Física Interdisciplinar y Sistemas Complejos, CSIC-UIB).
Memoria frente a novedad
Para llegar a estas conclusiones, el equipo combinó modelos computacionales con registros experimentales en el hipocampo, una región clave para la memoria y la navegación. Observaron dos modos distintos de funcionamiento:
- En entornos familiares, el cerebro prioriza un canal directo de comunicación que facilita la reactivación de recuerdos ya consolidados.
- En entornos nuevos, se activa un modo que integra la memoria con los estímulos novedosos, lo que favorece la actualización de recuerdos.
Hasta ahora se pensaba que la fase de los ritmos lentos organizaba la actividad de los rápidos, pero el estudio revela que la relación es bidireccional. “Este trabajo proporciona una explicación mecanicista de cómo el cerebro cambia de manera flexible los canales de comunicación en función del contexto”, explica Dimitrios Chalkiadakis, investigador del IFISC y primer autor del artículo.
“Ajustando el equilibrio entre distintos tipos de inhibición, los circuitos pueden decidir qué entradas priorizar, ya vengan de vías relacionadas con la memoria o de nueva información sensorial”, añade.
Implicaciones y futuro
Los investigadores sugieren que este principio de coordinación flexible podría aplicarse también a otras funciones cognitivas, como la atención. “Nuestros resultados ayudan a unificar visiones contrapuestas sobre cómo interaccionan los ritmos cerebrales de distinta frecuencia”, afirma Mirasso.
Por su parte, Canals destaca que este doble mecanismo “permite al cerebro optimizar el procesamiento de la información bajo diferentes condiciones”.
De cara al futuro, el equipo pretende ampliar el modelo con más tipos de neuronas y arquitecturas específicas de cada región cerebral, con el objetivo de comprender mejor cómo se altera este equilibrio en patologías como la epilepsia, la adicción o el Alzheimer.
“Estudiar estas dinámicas a nivel mecanicista podría, en última instancia, inspirar nuevas estrategias de intervención terapéutica”, concluyen los autores.
Este trabajo ha contado con financiación del Ministerio de Ciencia, Innovación y Universidades y de la Agencia Estatal de Investigación a través de los programas de excelencia Severo Ochoa y María de Maeztu.
