El sueño ha sido durante décadas reconocido como un proceso fundamental para la consolidación de la memoria. Durante este estado, el cerebro no simplemente descansa, sino que continúa activo, reorganizando, reforzando y a veces incluso creando nuevas conexiones neuronales que permiten conservar las experiencias vividas. Sin embargo, investigaciones recientes revelan que el sueño desempeña un papel aún más complejo y fascinante: el procesamiento paralelo tanto de recuerdos pasados como de la preparación para memorias futuras. Esta doble función sugiere que el cerebro, durante el sueño, no solo reactivaría memorias previamente adquiridas, sino que también selecciona y configura futuras redes neuronales para experiencias próximas, optimizando de esta manera su capacidad de aprendizaje y adaptación. El estudio de este fenómeno se apoya en un enfoque que combina técnicas avanzadas de imagen neuronal con modelos computacionales.
Por ejemplo, el uso de microscopios miniaturizados para la grabación en vivo de la actividad del hipocampo -una región esencial para la memoria episódica- ha permitido identificar patrones específicos de actividad en las neuronas denominadas células engramas, que representan memorias concretas. En experimentos con ratones machos, se ha observado que ciertos conjuntos neuronales exhiben una actividad sincronizada durante las etapas de sueño previo al aprendizaje, constituyendo lo que se denomina conjuntos neuronales preconfigurados. Estos grupos neuronales parecen preparar el cerebro para el evento venidero, mientras que después del aprendizaje se detecta el desarrollo de nuevas actividades en células que inicialmente no formaban parte del engrama, llamadas células engrama a punto de formarse o “engram-to-be”. Este descubrimiento sugiere que durante los períodos de sueño posterior al aprendizaje, ocurren dos procesos paralelos: por un lado, la reactivación y consolidación de las memorias pasadas mediante la estabilización de los engramas; y por otro, la preparación y configuración de nuevas redes neuronales que codificarán memorias futuras. El fenómeno fue respaldado por modelos computacionales que simulan la actividad de la red neuronal del hipocampo y aplican mecanismos de plasticidad sináptica basados en cambios observados durante las ondas de alta frecuencia que se producen durante el sueño profundo, conocidas como ondas agudas (sharp-wave ripples).
Los modelos indican que la depresión sináptica y el escalado sináptico durante el sueño permiten reorganizar la actividad de las células no engramáticas, facilitando que estas desarrollen conexiones y patrones de actividad que las conviertan en candidatas para codificar nuevas memorias. Esto no solo narrativa una entender mejor cómo el cerebro gestiona la estabilidad y plasticidad simultánea para equilibrar la conservación y flexibilidad de la memoria, sino que también sitúa al sueño como un estado activo y crítico para preparar el aprendizaje próximo. Las implicancias de este procesamiento paralelo durante el sueño son profundas. La memoria episódica, entendida como la capacidad para recordar eventos específicos vividos, también está íntimamente relacionada con la anticipación y simulación del futuro. Evidencias de estudios en humanos mediante técnicas de neuroimagen demuestran que las zonas cerebrales que se activan al recordar eventos pasados son las mismas que se activan cuando imaginamos escenarios futuros, un fenómeno conocido como “viaje mental en el tiempo”.
La similitud en la activación neuronal refleja que el cerebro utiliza en gran medida las memorias almacenadas para construir y predecir situaciones venideras. Por ello, el procesamiento paralelo de memorias durante el sueño podría explicar cómo el cerebro integra la experiencia pasada para optimizar la toma de decisiones y la planificación futuras. Varios subgrupos dentro del conjunto de células engramas parecen tener funciones diferenciadas. Por ejemplo, las células engramas comunes, que participan tanto en la memoria actual como en la futura, podrían codificar características generales o compartidas entre experiencias, mientras que las células específicas contribuirían a detalles únicos de cada evento. La activación simultánea y la coactividad durante el sueño entre estas células comunes y las células engrama a punto de formarse apuntan a un proceso activo de integración y transferencia de información, facilitando la construcción progresiva de redes memorísticas interconectadas.
El entendimiento de estos mecanismos también tiene implicaciones prácticas relevantes. Conocer cómo el sueño contribuye a consolidar el pasado y preparar el futuro puede inspirar mejores estrategias para optimizar el aprendizaje, ya sea a nivel educativo, terapéutico o incluso en el ámbito de la inteligencia artificial. Por ejemplo, la importancia del sueño profundo, tanto en fases REM como no REM, enfatiza el impacto negativo que la privación del sueño puede tener sobre la memoria y la capacidad de adquirir nuevos conocimientos. Además, las técnicas utilizadas para identificar y seguir la actividad de células específicas en el hipocampo representan un avance en la neurociencia experimental. La combinación de etiquetado genético de células activas, imagen funcional de calcio y análisis computacionales sofisticados posibilita desentrañar la dinámica de redes neuronales de forma longitudinal, y en contextos naturales de movimiento y comportamiento, acercándonos a comprender la complejidad real del procesamiento cerebral.
El papel sinérgico de la depresión sináptica, que reduce la fuerza de ciertas conexiones neuronales, y el escalado sináptico, que ajusta la excitabilidad global para preservar el equilibrio, emerge así como un mecanismo clave durante el sueño para remodelar la eficacia de las conexiones. Esta homeostasis permite que las células que no participaron en memorias previas no queden inactivas indefinidamente, sino que puedan convertirse en futuras células engrama, fomentando la flexibilidad y capacidad de adaptación del sistema. En resumen, el sueño no es un estado pasivo ni meramente reparador, sino un proceso en el que el cerebro ejecuta simultáneamente funciones críticas para la memoria: la restauración, estabilización y preparación para el aprendizaje futuro. Esta doble función requiere de una actividad neuronal organizada y sincronizada, cuyos procesos biofísicos y moleculares involucran múltiples áreas y tipos celulares. El descubrimiento del procesamiento paralelo durante el sueño abre caminos para nuevas investigaciones que exploren cómo factores externos e internos, como el estrés, el envejecimiento o enfermedades neurodegenerativas, pueden afectar este delicado equilibrio entre conservación y plasticidad.
También plantea interrogantes sobre la posibilidad de intervenir farmacológica o conductualmente para potenciar la formación de memorias o la creatividad, que de alguna manera dependen de estos mismos mecanismos cerebrales. Finalmente, esta visión integral de la memoria durante el sueño reafirma la complejidad y maravilla del cerebro, un órgano dinámico que no solo almacena nuestro pasado sino que también anticipa y prepara nuestro futuro, todo ello durante aquellos momentos en que, aparentemente, dejamos de estar despiertos.
