- Investigadores de Yale confirmaron en experimentos con ratones que, durante el sueño, el hipocampo puede agrupar y procesar unas 15 experiencias no relacionadas vividas durante el día dentro de un único evento de menos de un segundo
- Este fenómeno está vinculado con la codificación generativa del hipocampo, y permite que el cerebro cambie rápidamente entre representaciones de distintas experiencias para manejar varios flujos de información en paralelo
- En el experimento se registró la actividad de las neuronas del hipocampo durante 19 horas y 30 minutos mientras los ratones se movían libremente por 15 contextos espaciales, incluyendo períodos largos de sueño
- Durante el sueño, las representaciones comprimidas en el tiempo de distintas experiencias aparecen alternadamente dentro del mismo evento de preplay/replay, y experiencias independientes pueden conectarse en episodios más largos de menos de un segundo
- También se observó un efecto de posición serial, en el que la primera experiencia y la más reciente se representan con más fuerza, una pista similar al fenómeno por el cual las personas recuerdan mejor los primeros y últimos elementos de una lista
El hipocampo procesa en conjunto las experiencias del día durante el sueño
- Las personas y los animales encuentran y recuerdan muchas experiencias cada día, y durante el sueño los ensambles neuronales del cerebro reproducen esas experiencias para consolidarlas como recuerdos
- Los mismos ensambles neuronales también hacen preplay de experiencias futuras, y luego participan en codificar nuevas experiencias como recuerdos con mayor rapidez
- La mayoría de los estudios previos se centró en situaciones donde los animales atraviesan una o unas pocas experiencias secuenciales, por lo que no estaba claro cómo el cerebro procesa simultáneamente muchas experiencias durante el sueño
- Investigadores de Yale confirmaron la capacidad de codificación generativa en el hipocampo, responsable de la memoria y el aprendizaje, y esta capacidad permite agrupar durante el sueño representaciones de unas 15 experiencias no relacionadas ocurridas durante el día dentro de un marco de menos de un segundo
- Los resultados del estudio se publicaron en Nature Neuroscience
Diseño del experimento y actividad durante el sueño
- Durante un día, los ratones se movieron libremente por 15 contextos espaciales diferentes, y los investigadores registraron la actividad de las neuronas del hipocampo durante 19 horas y 30 minutos
- El período de registro incluyó tramos largos de sueño
- Los períodos de sueño se usaron para investigar la actividad offline del cerebro de los animales desde la perspectiva del preplay y el replay de experiencias
- Mediante el análisis de datos se identificaron varios métodos de codificación que hacen que el hipocampo aumente la capacidad y eficiencia de la red durante el sueño, y procese representaciones de múltiples experiencias sin interferencia
- Dentro del mismo evento de preplay/replay durante el sueño, puede alternar como un parpadeo entre representaciones comprimidas en el tiempo provenientes de dos o más experiencias distintas
- Esta característica aumenta de forma considerable la capacidad de procesamiento paralelo de información sin interferencias durante el sueño
- Las experiencias independientes pueden agruparse en episodios más largos de preplay/replay que contienen aspectos secuenciales del orden en que ocurrieron
- El orden de las experiencias del día se comprime dentro de un episodio de replay de menos de un segundo
Cómo reduce la interferencia y distingue los recuerdos
- En la vida cotidiana surgen constantemente nuevos contextos y eventos, y cada experiencia debe codificarse de forma distinguible y recordarse más tarde sin grandes interferencias entre sí
- George Dragoi señaló que no se sabía cómo resolvía el cerebro este problema, y que prácticamente faltaban experimentos que lo abordaran directamente
- Los modelos computacionales han sostenido que, al exponerse a múltiples experiencias, puede surgir una interferencia catastrófica entre las representaciones cerebrales de experiencias nuevas y antiguas, lo que podría llevar a olvidar las experiencias previas
- Estos resultados respaldan la explicación de que el hipocampo tiene una capacidad de procesamiento similar a la de una computadora, capaz de separar o combinar significados mientras procesa en paralelo distintas cadenas de información
Efecto de posición serial y representaciones generadas internamente
- Durante el proceso de representación en el sueño también se confirmó un efecto de posición serial
- La primera experiencia y la experiencia más reciente fueron las representadas con más fuerza durante el sueño de los animales
- Esto se asemeja al fenómeno de memoria por el cual las personas recuerdan mejor el inicio y el final de una secuencia de eventos o elementos
- Dragoi afirma que los mecanismos cerebrales identificados se relacionan con la forma en que se forman y representan representaciones generadas internamente del mundo, como la memoria, la imaginación y la intuición
1 comentarios
Opiniones de Hacker News
Es una forma de trabajo que empecé en la licenciatura y que terminé convirtiendo en hábito en el posgrado: cuando salía una serie de problemas de matemáticas, por la noche pasaba una o dos horas enfrentándolos honestamente y, si me atoraba, avanzaba rápido; casi nunca lograba resolver muchos.
Luego dormía bien al menos unas 7.5 horas, tomaba café por la mañana y, al volver a verlos, muchas veces podía resolver bastantes problemas o al menos avanzar.
Como de por sí soy una persona mañanera, puede haber sesgo, pero conozco a varias personas que usan una estrategia parecida.
No intento resolverlos, y a la mañana siguiente normalmente ya se me ocurren posibles soluciones. En la vida real funciona bien, aunque lamentablemente no sirve en entrevistas.
Antes trabajé en un lugar donde tenías que terminar un solo ticket/tarea antes de poder pasar al siguiente, y por varias razones era una política completamente tonta.
En cambio, alrededor de las 2 de la tarde, mi cerebro parecía cambiar a modo memorización, así que resolver problemas era más difícil que en la mañana, pero recordaba mucho más de lo que leía.
Por eso organicé mis actividades de estudio según esa tendencia, y ahora, a los 46 años, lo sigo sintiendo parecido. Con problemas difíciles, si puedo esperar hasta la mañana siguiente, muchas veces aparece fácilmente una solución que la noche anterior no estaba a mi alcance.
Intento leer sobre todo de noche, pero con una vida familiar no hay muchas opciones de horario.
La repetición del hipocampo (hippocampal replay) fue el tema de mi tesis doctoral. Se ha estudiado principalmente en roedores, pero desde entonces también ha habido muchos más estudios en humanos.
Mi propuesta doctoral era que la fatiga cognitiva es una construcción adaptativa. Más que una señal de que la glucosa se agotó y ya no se puede funcionar, la veía como una sugerencia al agente para ponerse “offline” y reproducir.
Dos coautores míos escribieron un artículo muy influyente que formalizó las ecuaciones de Q-learning para la repetición: https://www.nature.com/articles/s41593-018-0232-z
https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/22357941/
Se dice que la formación hipocampal de los colibríes es mucho más grande en relación con el volumen del telencéfalo que la de cualquier otra ave investigada hasta ahora. Creo que la capacidad de “cálculo” espacial del hipocampo consume glucosa en una especie de “GeoPU” del colibrí, permitiéndole pensar no en un espacio vectorial sino en un espacio volumétrico 3D, lo que hace muy precisa su memoria de ubicaciones y tiempos de alimento, así como su navegación en vuelo estacionario.
Es como “calcular para vivir y vivir para calcular”. La gente de GPU debería estudiar a los colibríes. En especial podría ser útil para la búsqueda de rutas en IA con percepción sensorial. Algunos colibríes migran unas 2,000 millas desde Chile hasta Canadá.
https://www.hummingbirdsplus.org/nature-blog-network/ruby-th...
Hay que ver con qué frecuencia esta criatura necesita reabastecerse en el aire y que debe conocer la ruta que conecte de la manera más eficiente todos los puntos de alimentación durante 2,000 millas.
https://i.imgur.com/3MvzmX9.png
Los colibríes pueden mantener por completo su vuelo estacionario, que consume mucha energía, solo con glucosa o fructosa ingerida externamente.
https://besjournals.onlinelibrary.wiley.com/doi/full/10.1111...
Aumentan la ingesta neta de energía mediante especializaciones en dieta, comportamiento y fisiología metabólica, y utilizan tanto fructosa como glucosa a un nivel que los mamíferos no pueden igualar. Vale la pena imaginar cuántas ondas estarán circulando en el hipocampo para un cuerpo capaz de aceleración instantánea y control preciso de altitud.
Los colibríes son criaturas realmente asombrosas, y deberíamos estudiar la regulación de la glucosa a través de su formación hipocampal más que la de los ratones
Durante la Segunda Guerra Mundial, el almirante Raymond Spruance de la Marina de EE. UU. era famoso por mantenerse muy sereno incluso en medio de las crisis, y le daba muchísima importancia a dormir lo suficiente para conservar su mejor estado durante el combate
Incluso cuando otros oficiales permanecían despiertos entre 36 y 48 horas, él sabía que debía estar en su mejor forma para cumplir bien con sus enormes responsabilidades, así que leía novelas y se iba a dormir
También caminaba más de 8 millas al día incluso en el mar, recorría el barco y conversaba con otros oficiales sobre los temas del día. Caminar es bueno para darle vueltas a los problemas en la mente o para pensar sin rumbo, dándole al subconsciente “espacio” para trabajar
Ojalá yo tuviera esa capacidad. Sé muy bien cuánto empeora mi rendimiento cuando no duermo lo suficiente
Al final termino con lo peor de ambos mundos. Intento acostarme temprano, pero los engranajes de mi cabeza siguen girando y no puedo dormir; me irrita el hecho de no poder dormir, y eso hace que sea todavía más difícil conciliar el sueño
Si me hubiera quedado despierto 4 horas más, al menos habría hecho algo; en cambio, termino igual de cansado y dándole vueltas a que no puedo dormir
Por un lado, es casi el único momento en que puedo escuchar algo completo durante más o menos una hora; por otro, como dices, quizá sería mejor usarlo para darle espacio a la mente para trabajar
Por suerte pude vivir centrado en el inconsciente, y decidí conscientemente permitir que el inconsciente guiara mi vida
La idea vino de Le Corbusier[1], quien alguna vez describió su proceso de trabajo como una etapa de reunir detalles del proyecto, otra de hacer otras cosas mientras dejaba que el inconsciente procesara el proyecto, y finalmente sentarse para terminarlo
La desventaja es que uno no sabe cuándo llegará la inspiración ni cuándo podrá terminar exactamente. Por eso creo que es importante ser ordenado y dejar todo registrado
También da tiempo y espacio para explorar posibles soluciones en áreas que, en apariencia, no tienen relación. Es una especie de navegación zen para trabajar en proyectos
[1] https://en.wikipedia.org/wiki/Le_Corbusier
[2] https://www.goodreads.com/quotes/667285-he-had-a-tremendous-...
Me hizo pensar en la forma en que se describe a escritores o poetas: esperando a que lleguen las ideas, a veces esperando sin más, y a veces teniendo un destello a partir de un suceso aleatorio
Algo que siempre me ha dado curiosidad, pero sobre lo que no he encontrado estudios concluyentes, es si lo óptimo es dormir justo después de aprender/entrenar, ya sea mental o físicamente, en lugar de descansar despierto
Si el sueño es el mejor estado en el que puede estar el cuerpo para consolidar recuerdos y reducir la fatiga, parece lógico intentar entrar en estado de sueño tanto como sea posible
La parte difícil es dormirse cuando uno quiere sin medicamentos, pero creo que la capacidad de conciliar el sueño rápido se puede aprender
https://www.inc.com/melanie-curtin/want-to-fall-asleep-faste...
Normalmente, al final de una práctica de asanas de yoga, y a veces también entre posturas, se hace savasana, descansando en una conciencia abierta. Mi maestra siempre decía que esa era la parte más importante de la clase y que permitía que todo se integrara
Cuando empecé Muay Thai, sentía que “perdía” mucho de lo aprendido en clase, así que empecé a hacer savasana apenas llegaba a casa. En un estado parecido al de justo antes de dormir, mi cerebro reproducía de nuevo el contenido de la clase
Cuando estoy realmente bloqueado con un problema de programación, también siento que me ayuda hacer 10–15 minutos de savasana y volver
Propuse que la fatiga cognitiva es una construcción adaptativa que inclina a las personas a desconectarse y reproducir recuerdos, y que desde una perspectiva de aprendizaje/recompensa es óptima en términos de teoría de la decisión
https://mayank-agrawal.com/papers/AgrawalMattarCohenDaw21.pd...
Cierro los ojos y dejo que mi mente divague. Es parecido a la etapa previa a quedarse dormido. La mayoría de las veces, esta divagación mental basta, pero a veces también me quedo dormido, y ambos estados ayudan
El año escolar debería distribuirse a lo largo de todo el año con descansos más frecuentes, en vez de tener pausas largas como las vacaciones de verano
Sería bastante bueno que los estudiantes tuvieran algo como una hora de siesta. Tal vez alguna escuela privada podría intentarlo
Con el paso de los años, aprendí a reconocer cuándo, al quedarme trabado con un problema, es un bloqueo que se puede resolver durmiendo.
Ahora puedo irme a dormir con la certeza de que, aunque en ese momento no tenga ni idea, probablemente en la mañana se va a resolver.
Si no, me pregunto por qué no, lo reformulo, o lo paso a una “lista de deseos”, un nivel por debajo de una “hoja de ruta”.
La creatividad se beneficia de la maduración: dejar algo de lado un rato y ver qué reestructuraciones e ideas nuevas aparecen.
Después de leerlo no recuerdo nada, pero al despertar aparece mágicamente en mi memoria. Es muy útil.
Material relacionado: The Committee of Sleep: How Artists, Scientists, and Athletes Use Dreams for Creative Problem-Solving – https://en.wikipedia.org/wiki/The_Committee_of_Sleep
Manejar también es parecido. Después de pasar todo el día dándome contra la pared y rendirme, mientras manejo a casa medio en blanco, se me ocurre la solución, o al menos un problema que no había visto.
The Sleep Solution y Why We Sleep también tratan este tema. Además, sostienen que el sueño REM es una parte clave de esta experiencia.
La analogía que me resultó más útil fue que el sueño REM es como escribir los datos de la caché en el disco duro. En ese proceso los datos se depuran y se reduce la sobrecarga emocional que tenían pegada.
Por ejemplo, si pasaste por una gran tristeza, soñar con eso es esencial en el proceso de superarla.
Si usas pastillas para dormir o alcohol, se suprime el sueño REM.
La Segunda Guerra Mundial debería ser un ejemplo emblemático de la importancia de dormir lo suficiente. En ambos bandos hubo muchos errores causados por líderes que pasaron días sin dormir.
El almirante Kurita quizá pudo haber aprovechado su ventaja en la batalla de Samar, y el almirante Halsey quizá habría evitado los dos tifones con los que se topó su fuerza de tarea. Claro que es fácil escribir esto sentado aquí sin haber sufrido la presión abrumadora de la guerra.
El sueño REM se encarga de los sueños y compara las experiencias de la caché con el almacenamiento a largo plazo. Si mal no recuerdo, era así.
Creo que mis sueños se dividen más o menos en 25/25/25/25: experiencias cotidianas normales, sueños iguales o muy parecidos, situaciones completamente nuevas y sueños surrealistas en los que aparezco mágicamente en lugares y situaciones aleatorias.
Siempre pensé que eran experiencias pasadas y recientes mezcladas y reordenadas, con algunos escenarios hipotéticos futuros agregados.
El “parpadeo” suena como una buena prueba A/B para hipótesis, y la reproducción parece buena para memorizar.
En los sueños más hipotéticos a menudo me doy cuenta de que estoy soñando, porque la física es rara o porque si me pellizco la cara no siento nada, así que quizá estoy arruinando un poco el proceso. Tal vez sea cosa de INTJ.
De niño recuerdo que podía darme cuenta de eso y volar, pero últimamente no logro subir mucho más de 10 metros del suelo. Es como si tuviera un límite de velocidad.