Correr más rápido, relacionado con mejor capacidad de aprendizaje

VALÈNCIA. (EP). Un nuevo estudio, publicado en la revista 'Nature Neuroscience' por un equipo del Centro Champalimaud para lo Desconocido, en Lisboa, Portugal, ha demostrado que cuanto más rápidos son los ratones, aprenden más rápido y mejor. "Nuestro principal descubrimiento fue que podíamos hacer que los ratones aprendan mejor haciéndoles correr más rápido", resume Catarina Albergaria, primera autora del nuevo estudio.

El hallazgo fue fortuito: los neurocientíficos estaban estudiando algo completamente distinto. "Nuestro objetivo inicial era relacionar la plasticidad celular en el cerebro con el aprendizaje", relata Albergaria. En última instancia, trataron de comprender cómo los circuitos neuronales en una parte del cerebro llamada cerebelo se modifican mediante el aprendizaje de una tarea motora.

"El cerebelo es importante para aprender movimientos hábiles --explica la directora del estudio, Megan Carey--. Calibra los movimientos frente a un entorno cambiante para coordinarlos de una manera muy precisa". Para comprender los cambios celulares en el cerebelo que acompañan el aprendizaje, los investigadores estaban estudiando una tarea de aprendizaje de condicionamiento clásico, similar al comportamiento condicionado del perro de Pavlov de salivar cuando escuchó una campana solo porque había aprendido a asociar ese sonido con ser alimentado.

En estos experimentos, mientras corrían en una cinta rodante, los ratones tuvieron que aprender a cerrar los párpados en respuesta a una luz que brilló justo antes de que recibieran una nube de aire en el ojo (lo que normalmente evoca un parpadeo reflexivo). Esta es una forma de aprendizaje que tiene lugar en el cerebelo.

Sin embargo, los experimentos que los científicos emprendieron para analizar esta cuestión simplemente no funcionaron. El equipo no pudo ver ningún efecto de la tarea de aprendizaje porque hubo demasiada variabilidad en los datos que obtuvieron de diferentes ratones e incluso de otro ensayo con el mismo animal. ¿Qué creó este "ruido contaminante" del que aparentemente no pudieron deshacerse? "Los experimentos no funcionaron durante mucho tiempo", recuerda Albergaria.

En cierto punto, entendieron qué estaba sucediendo: los ratones mutantes que estaban usando realmente no podían correr muy bien. Cuando tuvieron en cuenta su velocidad de carrera, se borró el "ruido" en los datos. Además, cuando se estableció que todos los animales corrían a la misma velocidad, tenían curvas de aprendizaje similares y un rendimiento máximo de acondicionamiento de los párpados. "Este fue un resultado bastante sorprendente", dice Carey.

Esto confirmó que existía un vínculo causal entre la velocidad de carrera y el aprendizaje mejorado, y no solo una correlación. "El hallazgo de que los cambios impuestos externamente en la velocidad de carrera son suficientes para modular el aprendizaje (...) proporcionan evidencia causal de que el aumento de la actividad locomotora mejora el aprendizaje", escriben los autores en su artículo.

El equipo demostró además que una vez que los ratones habían aprendido la tarea, su posterior realización de esa tarea todavía dependía de su velocidad de carrera. "Los ratones se desempeñaron peor cuando ralentizamos la cinta rodante, y esto sucedió a escalas de tiempo de algunos segundos", dice Albergaria.

Así es como la misma cosa de la que habían tratado de deshacerse --la variabilidad aparentemente aleatoria en el aprendizaje y el rendimiento-- "se convirtió en la historia", dice Albergaria. "Ahora queríamos descubrir cuál era el mecanismo cerebral detrás de este vínculo entre correr y aprender", subraya.

Su siguiente pregunta fue: ¿en qué parte del cerebro estaba ocurriendo esta mejora? Primero, los científicos se preguntaron si el efecto de correr en el aprendizaje era específico del sistema visual. Para ello, entrenaron a los ratones para cerrar sus párpados cuando experimentaron otros tipos de estímulos sensoriales (como escuchar un tono o sentir una vibración en sus bigotes) antes del soplo de aire. Y, de hecho, encontraron el mismo efecto de velocidad al aprender en todas estas diferentes modalidades sensoriales, tal como lo hicieron con los estímulos visuales.

Lo que esto significaba era que el proceso neuronal que impulsa la mejora del aprendizaje era independiente del sistema sensorial involucrado, lo que sugiere que podría tener lugar después de que las señales sensoriales hayan sido procesadas por áreas visuales, auditivas o táctiles en la corteza cerebral.

Entonces, los investigadores luego recurrieron al cerebelo. Usando la técnica de optogenética, que les permitió estimular directamente neuronas específicas con luz láser, estimularon las neuronas que se proyectan hacia el cerebelo a través de axones llamados fibras musgosas.

"Reemplazamos la actividad motora con estímulos directos al cerebelo y descubrimos que, si puede aumentar la actividad de las fibras musgosas, mejora el aprendizaje", explica Albergaria. "Encontramos el lugar en el cerebelo donde tiene lugar esta modulación", enfatiza Carey.

"El cerebelo es una estructura bien conservada a través de las especies y los circuitos son comunes en todas las especies ", señala Albergaria, especulando que el hallazgo "podría aplicarse a otras formas de aprendizaje del cerebelo en humanos". Una de las implicaciones de sus hallazgos fue que "no necesariamente es necesario estar en movimiento; cualquier cosa que impulse un aumento en la actividad de la fibra musgosa podría proporcionar una modulación equivalente de aprendizaje ", dice Albergaria.

Sin embargo, advierte que no se sabe si es así para otros tipos de aprendizaje no cerebelar. Si fuera así, por lo tanto, esto podría tener implicaciones generales para el aprendizaje en humanos. ¿Alguna vez te has preguntado por qué a veces necesitas pasearse por una estancia cuando tienesun problema difícil de resolver? Puede ser porque pensamos mejor cuando caminamos, porque somos mejores organizándonos

"Tendemos a pensar que, para manipular la plasticidad del cerebro, para que las personas aprendan más rápido y los alumnos más lentos mejoren, tenemos que usar fármacos --dice Carey--. Pero aquí, todo lo que teníamos que hacer era controlar cómo de rápido corrían los ratones para obtener una mejora. Sería interesante ver si esto es válido para los humanos, para las formas de aprendizaje del cerebelo, e incluso para otros tipos de aprendizaje".