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Mi madre es una de cinco hijos, por lo que tiene muchas historias sobre las desventuras de ella y sus hermanos. Uno de mis favoritos gira en torno a mi "extraño" tío Dorsey y sus primeros esfuerzos científicos. Cuando mi madre tenía unos ocho años, su hermano mayor deslizaba un reproductor de cintas debajo de su cama todas las noches para reproducir en silencio una lectura del poema 'El cuervo' (1845) de Edgar Allan Poe. Noche tras noche, él tocaba la cinta, intentando probar si ella recitaba espontáneamente el poema de toda su exposición. Por la forma en que lo cuenta, se despertaba cada vez que la grabación comenzaba a reproducirse. Claro, todavía puede recitar las primeras líneas, pero solo porque el poema la despertó noche tras noche.
Mi tío nunca logró que mi madre 'duerma, aprenda', pero resulta que algunas de sus ideas podrían no haber sido tan equivocadas. Mientras que el aprendizaje del sueño, también conocido como hipnopedia, ha sido desacreditado, los neurocientíficos de mi laboratorio y otros están descubriendo formas de utilizar estímulos, como las señales de sonido durante el sueño, para fortalecer los recuerdos.
Los primeros investigadores cometieron el mismo error que el tío Dorsey, y pensaron que podríamos aprender nuevo material durante el sueño por ósmosis, Brave New World de Aldous Huxley (1932). Al igual que en la novela distópica, los experimentos que intentan este aprendizaje del sueño a menudo se basan en la falsa premisa de que el sueño es como un estado hipnótico. En la década de 1920, algunos investigadores creían que podían enseñar a los participantes información totalmente nueva al reproducir grabaciones de audio mientras dormían, y los inventores comenzaron a vender dispositivos basados en la idea. No fue muy diferente del episodio 'Big Cheese' (1996) de Dexter's Laboratory, en el que el niño-genio de los dibujos animados usa un dispositivo masivo para tratar de aprender francés mientras duerme: no funcionó.
No fue hasta la década de 1950 que los investigadores descubrieron que los efectos promocionados de la hipnopedia no se debían al sueño en absoluto. En cambio, estos artilugios en realidad estaban despertando a las personas. Los desacreditantes podrían darse cuenta utilizando una técnica relativamente establecida llamada electroencefalografía (EEG), que registra las señales eléctricas del cerebro a través de electrodos colocados en el cuero cabelludo. Usando EEG en sus participantes, los investigadores pudieron decir que los estudiantes que dormían estaban realmente despiertos (algo que todavía hacemos en la investigación de hoy), y esto prácticamente terminó la investigación sobre el sueño como una herramienta cognitiva. Cincuenta años después, ahora sabemos que es posible alterar la memoria durante el sueño, solo de una manera diferente a la esperada anteriormente.
En 2007, el neurocientífico Björn Rasch de la Universidad de Lübeck y sus colegas informaron que los olores, que estaban asociados con material aprendido previamente, podrían usarse para indicar el cerebro dormido. Los autores del estudio habían enseñado a los participantes la ubicación de los objetos en una cuadrícula, al igual que en el juego Concentración, y los expusieron al olor de las rosas al hacerlo. Luego, los participantes durmieron en el laboratorio, y los experimentadores esperaron hasta la etapa más profunda del sueño (sueño de onda lenta) para exponerlos nuevamente al olor. Luego, cuando estaban despiertos, los participantes recordaban significativamente dónde estaban ubicados los objetos. Esto funcionó solo si habían estado expuestos al olor a rosa durante el aprendizaje y lo habían olido durante el sueño de onda lenta. Si estuvieron expuestos al olor solo mientras estaban despiertos o durante el sueño REM, la señal no funcionó.
Casi parecía demasiado bueno para ser verdad. ¿Podríamos realmente 'etiquetar' los recuerdos durante el aprendizaje con un olor y luego persuadir a nuestro cerebro para que lo ensaye durante el sueño? Múltiples estudios desde el artículo inicial verificaron el hallazgo, e incluso hubo nuevas variaciones, como el uso de señales de sonido en lugar de olores.
En el Laboratorio Paller de neurociencia cognitiva de la Universidad Northwestern donde trabajo, se han publicado varios artículos que demuestran que los neurocientíficos pueden vincular un solo sonido a un solo objeto y reactivarlo individualmente. Por ejemplo, podrías jugar Concentración y aprender que el gato está en la esquina inferior izquierda y que la tetera está en la esquina superior derecha. Cuando aprendes al gato, escuchas un maullido, y cuando aprendes el hervidor, escuchas un silbido. Ahora, si durante el sueño de onda lenta tuviéramos que reproducir solo uno de esos sonidos, como el maullido, en realidad recordarías la ubicación del gato incluso mejor que la tetera. Tenga en cuenta que estos dos elementos se aprendieron inicialmente igualmente bien, lo que demuestra que las señales de sueño ayudaban preferentemente al gato. Esta capacidad de seleccionar memorias específicas para reactivar se llama reactivación de memoria dirigida (TMR).
Lo llamamos TMR porque creemos que tocar una señal de sonido como esta reactiva la memoria de aprender la ubicación del objeto de la tarea anterior. Mi laboratorio cree que esta reproducción de la memoria le permite al cerebro fortalecer su representación en la memoria, lo que conduce a un mejor recuerdo. Trabajando con ratas, los científicos cerebrales Daniel Bendor y Matthew Wilson del Instituto de Tecnología de Massachusetts encontraron exactamente esta repetición esperada cuando administraron señales sonoras relacionadas con el aprendizaje previo.
Los neurocientíficos ahora están comenzando a poner TMR a trabajar. Un estudio reciente de mi grupo se parecía mucho al videojuego Guitar Hero, donde el jugador ocupa el centro del escenario como músico. James Antony, ahora un postdoctorado en la Universidad de Princeton pero un estudiante graduado en ese momento, hizo que los participantes aprendieran dos secuencias musicales en un teclado. Las canciones estaban compuestas por cuatro notas, que aparecían como círculos descendentes, muy parecidas al juego real. Después de aprender ambas canciones igualmente bien, los participantes tomaron una siesta, y Antony les dio una de las canciones. Cuando se volvieron a probar después de dormir, los participantes fueron mejores en la canción con cuento de sueño que en la canción no escuchada. ¡Piensa en lo rápido que podrías aprender un nuevo instrumento musical o canción, solo recordando a tu cerebro dormido el aprendizaje previo!
Aunque ha comenzado a surgir algo de investigación traslacional, todavía no conocemos los límites de TMR o las señales de sueño en general. En un artículo de 2017, la investigadora postdoctoral Laura Batterink de mi laboratorio y sus colegas descubrieron que las señales TMR en combinación con el sueño REM condujeron a un mejor recuerdo de las palabras que se indicaron durante una siesta de la tarde. Esta investigación parece apuntar al sueño REM como un estado beneficioso cuando las memorias con señales se integran en redes de memoria preexistentes.
Las preguntas pendientes que todavía tenemos que abordar incluyen: ¿esto funciona para el aprendizaje de lenguas extranjeras (es decir, el aprendizaje de gramática), o simplemente para aprender vocabulario extranjero? ¿Podría usarse para ayudar a mantener el rendimiento de la memoria en una población que envejece? ¿Reactivar algunos recuerdos significa que otros se borran aún más rápidamente?
Personalmente, estoy interesado en cómo estos recuerdos reactivados podrían estar cambiando debido a estas señales. Mis proyectos actuales tienen como objetivo investigar si las señales hacen que toda la memoria mantenga detalles o si estas señales podrían estar consolidando la "esencia" de la memoria y perdiendo detalles extraños. Alternativamente, TMR podría ayudar a impulsar todos los aspectos de la consolidación de la memoria y mostrar los costos cognitivos solo para los elementos no seleccionados.
Tenemos algunas corazonadas, y nuevos proyectos para abordar estas preguntas están surgiendo todo el tiempo. Pero todavía estamos en la frontera de entender el cerebro dormido. Para una actividad que hacemos durante aproximadamente un tercio de nuestra vida, hay más preguntas que respuestas. Tal vez el extraño tío Dorsey y sus cintas de Poe en realidad eran premonitorios del futuro de la investigación del sueño. 
