Descobrim com el son, l’hipocamp, el replay neuronal i les diferents fases del son participen en la consolidació de la memòria.
Què passa amb els records mentre dormim? Descobreix la relació entre son i memòria i com el cervell consolida l’aprenentatge durant la nit.
Què fa el cervell amb els records mentre dormim? Descobrim com el son, l’hipocamp, el replay neuronal i les diferents fases del son participen en la consolidació de la memòria.
Son i memòria: què fa el cervell mentre dormim?
Dormir no significa que el cervell deixi de treballar. Durant el son, diferents xarxes cerebrals continuen extraordinàriament actives i alguns patrons neuronals relacionats amb experiències viscudes durant el dia poden tornar a aparèixer. Aquestes reactivacions formen part dels processos que permeten estabilitzar, reorganitzar i integrar els records. Dormir, per tant, no és només descansar després d’aprendre: en determinades formes de memòria, forma part del mateix procés d’aprenentatge.
Estudiem una informació nova durant la tarda.
Tanquem el llibre.
Sopem.
Dormim.
I l’endemà podem recordar una part del que havíem après.
Què ha passat durant aquestes hores?
Durant molt de temps, el son es va considerar principalment un estat de desconnexió necessari perquè l’organisme recuperés energia.
Avui sabem que aquesta imatge és incompleta.
Mentre dormim, el cervell passa successivament per diferents estats caracteritzats per patrons específics d’activitat neuronal. Alguns d’aquests patrons semblen proporcionar unes condicions especialment adequades perquè els records formats durant la vigília siguin reactivats, estabilitzats i reorganitzats.
Aquesta relació entre son i memòria constitueix actualment un dels camps més fascinants de la neurociència de l’aprenentatge.
Dormir no és apagar el cervell
El son és un estat biològic actiu i altament organitzat.
Durant una nit normal alternem diferents fases que poden agrupar-se en dos grans tipus:
son NREM (non-rapid eye movement) i son REM (rapid eye movement).
El son NREM es divideix, al seu torn, en diferents estadis.
En les fases més profundes apareixen grans oscil·lacions lentes de l’activitat cerebral.
El son REM presenta unes característiques diferents: una activitat cerebral més semblant en alguns aspectes a la vigília, moviments oculars ràpids, una disminució marcada del to muscular i una elevada incidència de somnis vívids.
Al llarg de la nit, NREM i REM s’alternen repetidament.
Aquesta arquitectura no és arbitrària.
Diferents fases del son semblen contribuir de manera diferent al processament de la memòria, encara que les seves funcions no poden reduir-se a una equivalència simple del tipus «aquesta fase serveix per a aquest tipus de record».
Què significa consolidar un record?
Quan aprenem alguna cosa, la memòria inicial és vulnerable.
El fet que siguem capaços de recordar una informació immediatament després d’estudiar-la no garanteix que continuem recordant-la l’endemà o un mes més tard.
Per persistir, els records necessiten diferents processos d’estabilització i reorganització, coneguts conjuntament com a consolidació de la memòria.
Com vam veure a l’article anterior d’aquesta sèrie, podem distingir almenys entre processos de consolidació sinàptica i processos de consolidació de sistemes.
El son participa especialment en aquesta segona dimensió.
Una de les hipòtesis més influents proposa que durant el son es produeix un diàleg coordinat entre l’hipocamp i diferents regions del neocòrtex.
Aquest diàleg ajudaria a reorganitzar progressivament la informació adquirida durant la vigília.
L’hipocamp torna a activar experiències mentre dormim
Imaginem que durant el dia recorrem per primera vegada un camí.
Mentre ens desplacem, determinades poblacions de neurones de l’hipocamp presenten patrons específics d’activitat.
Quan posteriorment descansem o dormim, part d’aquella activitat pot tornar a aparèixer.
Aquest fenomen rep el nom de reactivació neuronal.
En determinades circumstàncies, les seqüències d’activitat poden reproduir patrons relacionats amb experiències anteriors. Parlem aleshores de replay neuronal.
El fenomen es va caracteritzar inicialment amb gran precisió en animals, especialment estudiant neurones de l’hipocamp relacionades amb la representació de l’espai.
La descoberta va resultar extraordinària:
durant el son, poblacions de neurones podien tornar a reproduir seqüències associades a recorreguts realitzats quan l’animal estava despert.
Però no ho feien necessàriament a la mateixa velocitat.
El replay pot produir-se de manera fortament comprimida en el temps.
És com si determinades seqüències d’activitat associades a una experiència poguessin ser reproduïdes ràpidament quan l’experiència ja ha acabat.
Què són les sharp-wave ripples?
Una part important d’aquest fenomen està relacionada amb uns episodis molt breus d’activitat hipocampal anomenats sharp-wave ripples, sovint abreujats com a SWR.
Durant aquests esdeveniments es produeixen patrons coordinats d’activitat neuronal d’alta freqüència.
Les sharp-wave ripples apareixen especialment durant determinats períodes de repòs i durant el son NREM.
I coincideixen freqüentment amb la reactivació de representacions neuronals relacionades amb experiències prèvies.
La seva importància no deriva únicament d’aquesta correlació.
Experiments amb animals han permès interferir selectivament en aquests esdeveniments. Quan es redueixen o s’interrompen determinades sharp-wave ripples, el rendiment posterior en algunes tasques de memòria pot empitjorar.
Altres experiments han trobat l’efecte contrari: prolongar determinades ripples pot afavorir la consolidació.
Aquest conjunt d’evidències suggereix que no són simplement un subproducte del son.
Participen activament en processos relacionats amb la memòria.
Un experiment especialment revelador: què passa quan falta son?
El 2024, investigadors van publicar a Nature un experiment especialment interessant sobre aquesta qüestió.
Van estudiar l’activitat de l’hipocamp en rates després d’experiències espacials i van comparar què passava durant el descans posterior en condicions normals i després de privació de son.
La pèrdua de son alterava profundament la dinàmica posterior.
Els animals privats de son continuaven presentant sharp-wave ripples, però la reactivació i el replay de les experiències prèvies es deterioraven.
El resultat és important perquè mostra que la relació entre son i memòria no depèn simplement de l’existència d’un determinat tipus d’oscil·lació cerebral.
Importa també com s’organitza l’activitat neuronal dins d’aquests esdeveniments.
Això proporciona un mecanisme potencial per entendre per què perdre son després d’aprendre pot perjudicar determinats processos de consolidació.
El gran diàleg entre hipocamp i còrtex
Les sharp-wave ripples no actuen aïlladament.
Durant el son NREM existeixen altres patrons d’activitat especialment importants.
Entre ells trobem:
- les oscil·lacions lentes del còrtex;
- els fusos del son, generats principalment a través de circuits talamocorticals;
- i les sharp-wave ripples de l’hipocamp.
Una de les grans idees de la neurociència actual és que la coordinació temporal entre aquests fenòmens facilita la comunicació entre l’hipocamp i el neocòrtex.
Podem imaginar-ho, amb prudència, com una conversa neuronal extraordinàriament precisa.
L’hipocamp reactiva determinades representacions.
Els fusos i les oscil·lacions lentes contribueixen a crear finestres temporals en què la informació pot interactuar amb xarxes corticals.
Mitjançant moltes reactivacions, els records poden anar integrant-se progressivament amb coneixements preexistents.
Aquesta és una de les bases de la denominada consolidació activa de sistemes.
Els records no són simplement transferits d’un lloc a un altre
Aquí convé evitar una simplificació molt habitual.
De vegades s’explica que l’hipocamp funciona com una memòria temporal i que, mentre dormim, «transfereix» els records al neocòrtex, on quedarien emmagatzemats definitivament.
Aquesta metàfora és útil per començar a entendre el procés, però resulta massa simple.
La consolidació no sembla consistir a copiar intacte un arxiu d’un lloc a un altre.
Els records poden transformar-se.
Amb el temps podem conservar determinats elements generals d’una experiència mentre perdem alguns dels seus detalls.
La nova informació també pot integrar-se amb coneixements previs.
Per això la consolidació s’entén cada vegada més com un procés de reorganització de representacions distribuïdes.
Dormir no només podria ajudar a conservar informació.
També podria contribuir a transformar-la.
El cervell no reactiva tots els records de la mateixa manera
Una pregunta inevitable és:
si durant el dia vivim milers d’experiències, com decideix el cervell quines reactivar?
Encara no tenim una resposta completa.
Sabem, però, que la reactivació no és necessàriament uniforme.
La novetat, la rellevància, l’estat emocional, l’aprenentatge previ i altres factors poden influir en quines representacions tenen més probabilitats de ser processades posteriorment.
I la recerca recent suggereix que fins i tot dins d’una mateixa fase del son existeix una organització molt més precisa del que imaginàvem.
El son NREM és més complex del que semblava
Un estudi publicat a Nature el 2025 va aportar una observació especialment interessant.
Els investigadors van estudiar simultàniament grans poblacions de neurones de l’hipocamp de ratolins mentre monitoraven canvis pupil·lars durant el son natural.
Van descobrir una microestructura dins del mateix son NREM.
Determinats subestats estaven associats preferentment a la reactivació d’experiències recents, mentre que altres afavorien la reactivació de records anteriors.
Quan els investigadors interferien experimentalment en les sharp-wave ripples durant el subestat associat als records recents, la recuperació posterior d’aquests records empitjorava.
El resultat suggereix una idea fascinant:
el cervell podria separar temporalment diferents tipus de processament de memòria fins i tot dins d’una mateixa fase del son.
Aquesta organització podria ajudar a consolidar informació nova sense interferir excessivament amb records ja existents.
Cal remarcar, però, que aquest experiment es va realitzar en ratolins. No podem assumir automàticament que la mateixa microarquitectura funcioni exactament igual en humans.
I què fa el son REM?
El paper del son REM en la memòria és més difícil de resumir.
Existeixen evidències que el relacionen amb determinats components de la memòria emocional, procedimental i amb processos d’integració de la informació.
Algunes hipòtesis proposen també una complementarietat entre NREM i REM.
Segons aquestes perspectives, els processos de reactivació i reorganització produïts durant NREM podrien interactuar posteriorment amb mecanismes característics del son REM.
Però la correspondència no és simple.
No podem afirmar que «NREM consolida els fets» i «REM consolida les emocions», per exemple, com si fossin compartiments independents.
Els resultats experimentals depenen del tipus de memòria, de la tasca, del moment del son i de molts altres factors.
Per tant, el paper específic del REM continua essent una àrea activa d’investigació.
Podem provocar la reactivació d’un record mentre dormim?
Aquesta pregunta ha originat una línia experimental fascinant: la reactivació dirigida de la memòria, o targeted memory reactivation (TMR).
El procediment és enginyós.
Durant l’aprenentatge, una informació s’associa a un estímul determinat, per exemple un so o una olor.
Posteriorment, quan la persona dorm, els investigadors tornen a presentar discretament aquell estímul.
L’objectiu no és despertar-la.
És intentar afavorir la reactivació de la representació associada.
Una metaanàlisi que va analitzar 91 experiments i 2.004 participants va trobar un efecte global positiu, encara que modest, de la TMR durant el son sobre la memòria. Els efectes van aparèixer especialment durant el son NREM.
Aquest resultat proporciona una evidència important:
el processament de records durant el son pot ser influït experimentalment.
Però això està molt lluny de significar que puguem introduir coneixements nous al cervell mentre dormim.
Es pot aprendre un idioma mentre dormim?
La idea és atractiva.
Posem una gravació en un idioma estranger mentre dormim i l’endemà ens despertem sabent paraules noves.
La neurociència actual no justifica aquesta expectativa.
La TMR funciona principalment intentant reactivar informació que ja havia estat apresa o associada prèviament durant la vigília.
No equival a substituir l’aprenentatge conscient.
El son pot contribuir a consolidar el que hem après.
No és una alternativa màgica a aprendre.
Dormir després d’estudiar és millor que continuar estudiant?
Aquí també hem de ser precisos.
La conclusió científica no és que cada sessió d’estudi hagi d’anar seguida immediatament d’una migdiada.
Ni que dormir converteixi automàticament qualsevol informació en una memòria duradora.
L’aprenentatge depèn primer d’una codificació adequada.
Si no hem comprès o processat una informació, el son no la transformarà màgicament en coneixement.
Però una vegada s’ha produït l’aprenentatge inicial, dormir proporciona unes condicions neurofisiològiques especialment favorables per a determinats processos de consolidació.
Per això estudiar i dormir no són processos independents.
Formen part d’una mateixa història biològica.
Què passa si dormim poc després d’aprendre?
La privació de son pot afectar la memòria de diverses maneres.
Pot perjudicar els processos que tenen lloc després de l’aprenentatge, interferint en la consolidació.
Però també pot afectar el cervell abans d’aprendre.
Una persona privada de son pot presentar alteracions de l’atenció, el control cognitiu i altres processos necessaris per codificar adequadament informació nova.
Això significa que la relació entre son i aprenentatge funciona en dues direccions:
necessitem un cervell en condicions adequades per aprendre i necessitem temps posterior perquè part d’aquest aprenentatge pugui consolidar-se.
Dormir no conserva tots els records
També seria incorrecte imaginar el son com un sistema que simplement reforça tot el que hem viscut durant el dia.
Oblidar és una funció normal del cervell.
Una quantitat extraordinària d’informació és descartada, transformada o perduda.
El sistema de memòria ha de trobar un equilibri entre estabilitat i flexibilitat.
Conservar-ho absolutament tot probablement seria tan poc funcional com oblidar-ho tot.
La investigació actual intenta entendre precisament com el cervell selecciona, reorganitza i integra informació durant els períodes offline.
Somiar és el mateix que consolidar records?
No.
Els somnis i la consolidació de la memòria poden relacionar-se, però no són fenòmens equivalents.
Els somnis poden incorporar fragments d’experiències recents i remotes, emocions, persones, espais i coneixements previs.
Però no podem observar el contingut d’un somni i concloure directament que aquell record s’està consolidant.
De la mateixa manera, molts processos neuronals relacionats amb la memòria durant el son no formen necessàriament part d’una experiència onírica conscient.
La relació entre somnis i memòria continua essent un camp científic obert.
El son no és temps perdut per aprendre
Existeix una temptació especialment habitual quan necessitem estudiar més:
treure hores al son.
Des d’una perspectiva purament temporal sembla lògic.
Una hora menys dormint significa una hora més disponible per estudiar.
Des d’una perspectiva neurobiològica, però, el càlcul és molt més complex.
Aprendre no consisteix només en acumular hores d’exposició a la informació.
Necessitem codificar-la, estabilitzar-la, reorganitzar-la i ser capaços de recuperar-la posteriorment.
I una part d’aquests processos continua quan ja no estem estudiant.
Dormir no interromp necessàriament l’aprenentatge.
En determinades formes de memòria, dormir forma part del procés que permet que allò que acabem d’aprendre pugui continuar existint demà.
Quan tanquem el llibre, per tant, el cervell encara no ha acabat la seva feina.
Aquesta sèrie: Neuroplasticitat
Aquest article forma part de la sèrie «Neuroplasticitat: com canvia el cervell al llarg de la vida» de Neurociencia.cat.
Articles anteriors:
Què és la neuroplasticitat i com canvia el cervell al llarg de la vida?
Com aprèn el cervell? De les connexions neuronals a la memòria a llarg termini
Continuarem explorant la neuroplasticitat
En els pròxims articles de la sèrie aprofundirem en altres factors que poden relacionar-se amb la plasticitat cerebral, l’aprenentatge i l’envelliment, distingint sempre entre els resultats ben establerts i les afirmacions que encara necessiten més evidència científica.
Referències científiques
Chang H, Tang W, Wulf AM, et al. (2025). Sleep microstructure organizes memory replay. Nature, 637, 1161–1169. DOI: 10.1038/s41586-024-08340-w.
Giri B, Kinsky N, Kaya U, et al. (2024). Sleep loss diminishes hippocampal reactivation and replay. Nature, 630, 935–942. DOI: 10.1038/s41586-024-07538-2.
Schreiner T, Petzka M, Staudigl T, Staresina BP. (2024). An update on recent advances in targeted memory reactivation during sleep. npj Science of Learning, 9. DOI: 10.1038/s41539-024-00244-8.
Guskjolen A, Cembrowski MS. (2023). Engram neurons: Encoding, consolidation, retrieval, and forgetting of memory. Molecular Psychiatry, 28, 3207–3219. DOI: 10.1038/s41380-023-02137-5.
Born J, Wilhelm I. (2023). Sleep — A brain-state serving systems memory consolidation. Neuron. DOI: 10.1016/j.neuron.2023.03.005.
Wamsley EJ. (2022). Offline memory consolidation during waking rest. Nature Reviews Psychology, 1, 441–453. DOI: 10.1038/s44159-022-00072-w.
Hu X, Cheng LY, Chiu MH, Paller KA. (2020). Promoting memory consolidation during sleep: A meta-analysis of targeted memory reactivation. Psychological Bulletin, 146, 218–244. DOI: 10.1037/bul0000223.
Klinzing JG, Niethard N, Born J. (2019). Mechanisms of systems memory consolidation during sleep. Nature Neuroscience, 22, 1598–1610. DOI: 10.1038/s41593-019-0467-3.
Joo HR, Frank LM. (2018). The hippocampal sharp wave–ripple in memory retrieval for immediate use and consolidation. Nature Reviews Neuroscience, 19, 744–757. DOI: 10.1038/s41583-018-0077-1.
Rasch B, Born J. (2013). About sleep’s role in memory. Physiological Reviews, 93, 681–766. DOI: 10.1152/physrev.00032.2012.
Nota editorial: Aquest article ha estat elaborat amb el suport d’intel·ligència artificial, sota guiatge, revisió i supervisió humana durant tot el procés. Les afirmacions científiques s’han contrastat amb literatura acadèmica i fonts de referència actualitzades. A Neurociencia.cat utilitzem la IA com una eina de suport a la recerca, l’anàlisi i la redacció, no com a substitut del criteri humà ni de l’evidència científica.