Diferentes funciones para diferentes estructuras del lóbulo temporal medial?

  1. Alison R. Preston y
  2. John D.E. Gabrieli1
  1. Departamento de Psicología, Universidad de Stanford, Stanford, California 94305, EE.UU.

Desde el histórico estudio del paciente globalmente amnésico H.M. por Scoville y Milner (1957), el papel esencial de los lóbulos temporales mediales (MTL) en la memoria a largo plazo ha quedado bien establecido. Se ha logrado un éxito considerable al disociar los procesos de memoria declarativa (memoria explícita para eventos y hechos), que dependen de la integridad del MTL, de los procesos de memoria no declarativa, que dependen de otras estructuras corticales, subcorticales y cerebelosas (Gabrieli 1998). También se ha avanzado en la distinción de las contribuciones del lóbulo frontal y del MTL a la memoria declarativa. Sin embargo, determinar las contribuciones precisas de las estructuras del MTL a la memoria declarativa ha resultado un reto. La MTL está compuesta por múltiples estructuras, incluyendo la formación del hipocampo (el giro dentado, los campos CA y el subículo), la amígdala, la corteza entorrinal y las cortezas perirrinal y parahipocampal circundantes. El papel focal de la amígdala en la modulación emocional de la memoria parece claro (Phelps y Anderson 1997), pero hay poco consenso sobre cómo caracterizar las contribuciones diferenciales de estructuras específicas de la MTL a la memoria declarativa. Aislar la función de cada una de estas estructuras, sin embargo, es fundamental para comprender el procesamiento de la memoria declarativa y cómo el daño o la enfermedad interrumpen dicho procesamiento.

Diferentes estructuras de la MTL deben estar mediando diferentes procesos componentes subyacentes a la memoria declarativa, pero la pregunta sin respuesta es ¿cuáles son esos diferentes procesos? Una idea emergente sobre las funciones diferenciales dentro de la MTL es que la formación del hipocampo es necesaria para las tareas de memoria declarativa que requieren el procesamiento de las relaciones entre múltiples estímulos, mientras que las cortezas circundantes median el rendimiento en las tareas que se basan en la familiaridad del estímulo (o lo contrario, la novedad). Esta hipótesis es coherente con la conectividad jerárquica de esta región (Fig. 1A). La información procedente de las cortezas de asociación unimodal y polimodal entra en la MTL a través de las cortezas perirrinal y parahipocampal, que se proyectan a la corteza entorrinal, que a su vez proporciona la principal entrada a la formación del hipocampo. Esta anatomía conectiva sugiere que la capacidad de representación de las cortezas perirrinal y parahipocampal puede estar muy relacionada con la información sensorial entrante. Estas cortezas pueden mediar en los procesos de memoria basados en la familiaridad y vinculados a los aspectos sensoriales de los objetos. En cambio, el hipocampo puede generar una representación más abstracta que integre o aglutine múltiples fuentes corticales de información, lo que constituye un aspecto importante de los procesos de memoria relacional.

Figura 1.

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Figura 1.

(A) Diagrama esquemático de las proyecciones dentro del lóbulo temporal medial. (B) Un diagrama más detallado de la conectividad del lóbulo temporal medial que incluye las interconexiones dentro de las estructuras y entre ellas. Adaptado de Lavenex y Amaral (2000).

Según este punto de vista, el grado en el que una tarea de memoria recluta procesos relacionales frente a procesos de familiaridad determinaría su dependencia relativa de las estructuras MTL hipocampales frente a las no hipocampales. Las tareas que dependen en gran medida del procesamiento relacional, como el aprendizaje por parejas, se verían muy perjudicadas por el daño a la formación del hipocampo. Por el contrario, las tareas que pueden realizarse sobre la base de la familiaridad del estímulo, como las pruebas de reconocimiento de elementos, podrían apoyarse en la función de las cortezas MTL circundantes en ausencia de la función del hipocampo. Varios hallazgos convergentes han apoyado esta hipótesis, incluyendo pruebas de estudios de lesiones y electrofisiológicos en animales (para una revisión, véase Brown y Aggleton 2001; Eichenbaum 2001), y de estudios neuropsicológicos (Vargha-Khadem et al. 1997), y de neuroimagen (Eldridge et al. 2000;Yonelinas et al. 2001) en humanos.

Un provocador desafío a esta idea se expone en un estudio de Stark et al. (2002) en el que se examinan pacientes amnésicos con lesiones bilaterales del MTL que se cree que están limitadas a la formación del hipocampo. Al utilizar pacientes con lesiones bien caracterizadas, los autores añaden una importante contribución a los esfuerzos en curso para caracterizar la función del MTL en la memoria declarativa. El examen de pacientes con daños focales en el hipocampo permite a los autores comprobar cómo los daños en esta estructura afectan a las tareas de memoria que requieren de forma diferencial el procesamiento relacional y el de familiaridad. En este estudio, los pacientes con hipocampo realizaron tareas de reconocimiento de un solo elemento y asociativas. Para el reconocimiento de un solo elemento, los pacientes estudiaron imágenes de rostros individuales o casas y, tras un retraso, realizaron un juicio de memoria de reconocimiento sí/no. Para el reconocimiento asociativo, los pacientes estudiaron imágenes de caras y casas y, tras un retraso, se les presentaron pares de elementos. En esta tarea asociativa, los pacientes tenían que discriminar los ítems que habían sido estudiados juntos (pares intactos) de los ítems que no habían sido estudiados juntos (pares recombinados).

Estas tareas se centran diferencialmente en el procesamiento de las relaciones entre los ítems de la prueba en comparación con el procesamiento de la familiaridad relativa de los ítems de la prueba. El reconocimiento de un solo ítem puede realizarse sobre la base de la familiaridad del ítem porque los ítems previamente estudiados son más familiares que los nuevos, lo que permite a los sujetos refrendar los ítems más familiares como si hubieran sido estudiados (Yonelinas 2001). El uso de caras y casas nuevas aumenta la saliencia de la familiaridad, de manera que cualquier sensación de familiaridad sólo podría haberse obtenido en la fase de estudio y las láminas son completamente desconocidas. Por el contrario, la prueba de memoria asociativa de este estudio intenta eliminar la contribución de los procesos de familiaridad presentando en la prueba sólo elementos previamente estudiados. La diferencia entre los pares intactos y los recombinados no se debe entonces a la familiaridad relativa de los ítems, ya que todos ellos han sido estudiados, sino a la asociación arbitraria entre esos ítems en la fase de estudio. Así, estas dos pruebas de reconocimiento pretenden disociar la familiaridad y los procesos relacionales que se postula que dependen diferencialmente de las contribuciones de la corteza perirrinal y de la formación del hipocampo, respectivamente.

Sobre la base de esta hipótesis, la distinción relacional/familiaridad predice que los pacientes con daño focal en el hipocampo estarían selectivamente o desproporcionadamente deteriorados en el reconocimiento asociativo, pero mostrarían un rendimiento intacto o menos deteriorado en el reconocimiento de un solo elemento. Sin embargo, los pacientes con daño selectivo en el hipocampo estaban igualmente deteriorados en las tareas de reconocimiento de un solo elemento y en las asociativas. Las deficiencias en las dos tareas siguieron siendo iguales incluso cuando el rendimiento general de los pacientes se equiparó al de los controles sanos aumentando la exposición de los pacientes a los materiales del estudio. El hecho de que la precisión se mantuviera proporcional a diferentes niveles de rendimiento ayuda a abordar los problemas de medición inherentes a la comparación de los rendimientos en dos tareas que difieren en dificultad (los sujetos se desempeñaron con mayor precisión en la prueba de un solo elemento que en la de reconocimiento asociativo).

Estos resultados sugieren que la formación del hipocampo contribuye de forma similar a las tareas de memoria declarativa que requieren un procesamiento relacional o de familiaridad. Estos resultados están respaldados por otros estudios electrofisiológicos, neuropsicológicos y de neuroimagen (Manns y Squire 1999; Wood et al. 1999; Stark y Squire 2000, 2001). Existen muchas pruebas contradictorias respecto a la función de las diferentes estructuras de la MTL, y no está claro si tales conflictos son el resultado de los límites de los experimentos y métodos actuales utilizados para responder a tales preguntas o si son el resultado de los límites de las concepciones actuales respecto a lo que estas estructuras contribuyen al procesamiento de la memoria declarativa. Los estudios neuropsicológicos de pacientes con lesiones del MTL pueden ser limitados por diversas razones. Las imágenes estructurales in vivo, incluso cuando se realizan cuidadosamente, tienen una resolución limitada. Además, los pacientes de este estudio presentaban reducciones del volumen del hipocampo que oscilaban entre el 22% y el 46%, lo que plantea la posibilidad de que algunos procesos de memoria mediados por la formación del hipocampo se hayan salvado al menos parcialmente. Además, ha sido imposible examinar las dobles disociaciones entre las funciones de las diferentes estructuras del MTL porque no se ha informado de pacientes que tengan una función hipocampal intacta en presencia de daños en el giro parahipocampal. Los estudios electrofisiológicos y de lesiones en animales también presentan retos metodológicos, porque en la mayoría de los casos no está claro que las tareas utilizadas con animales para modelar la función de la memoria declarativa sean similares a las utilizadas para evaluar la memoria declarativa en humanos. Las limitaciones en la resolución espacial y temporal actual de los métodos de neuroimagen también impiden una comprensión precisa de la función de las diferentes estructuras de la MTL. Por lo tanto, es probable que sean necesarios muchos estudios convergentes utilizando una variedad de métodos para obtener una comprensión más clara de las diferentes funciones de las múltiples subestructuras del MTL.

Sin embargo, nuestra comprensión del MTL puede estar limitada no sólo por los desafíos metodológicos, sino también por los desafíos conceptuales. Stark, Bayley y Squire (2002) sugieren que es poco probable que las dicotomías simples como procesos asociativos y no asociativos tengan éxito a la hora de distinguir el papel funcional de la formación del hipocampo de las estructuras circundantes. Aunque asignar una capacidad especializada de memoria relacional a la formación del hipocampo y una capacidad especializada de memoria basada en la familiaridad o en el ítem a las estructuras circundantes puede explicar muchos hallazgos, no puede explicar otros, incluyendo el resultado publicado aquí por Stark, Bayley y Squire (2002). A diferencia de las claras disociaciones presentes entre los sistemas de memoria declarativa y no declarativa, puede que no existan disociaciones simples o absolutas entre las diferentes estructuras de la MTL. La anatomía jerárquica y altamente interconectada de las estructuras del MTL (Lavenex y Amaral 2000; Fig. 1B) puede dificultar la articulación de distinciones simples en el procesamiento y requerir enfoques más computacionales para caracterizar las distinciones entre los procesos del MTL (O’Reilly y Rudy 2001).

Alternativamente, este estudio de pacientes puede restringir una definición más precisa del procesamiento relacional en el hipocampo. Se ha sugerido que el hipocampo es esencial para codificar las relaciones entre las experiencias, más que los elementos múltiples de una sola experiencia (Eichenbaum 2001). Según este punto de vista, los emparejamientos entre caras y casas son asociaciones entre elementos de una única experiencia y, por tanto, implican un tipo de vinculación diferente al que puede darse entre experiencias temporalmente distintas. Algunos estudios con ratas apoyan esta interpretación del procesamiento relacional en el hipocampo (Bunsey y Eichenbaum 1996), pero todavía no hay pruebas convincentes sobre este punto en los humanos.

Independientemente de las limitaciones metodológicas y conceptuales, el examen de la función de las estructuras componentes de la MTL es una cuestión importante en la investigación de la memoria y crítica para entender cómo el cerebro media en los procesos de la memoria declarativa.

Agradecimientos

Agradecemos a Howard Eichenbaum y Andy Yonelinas por sus atentos comentarios. Los autores cuentan con el apoyo de las becas MH59940, MH63576 y NS26985 del Instituto Nacional de Salud.

Notas al pie

  • ↵1 Autor correspondiente.

  • E-MAIL gabrieli{at}psych.stanford.edu; FAX (650) 725-5699.

  • El artículo y la publicación se encuentran en http://www.learnmem.org/cgi/doi/10.1101/lm.54702.

  • Cold Spring Harbor Laboratory Press

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