Cambios estructurales y funcionales en el Lóbulo Temporal Medial como consecuencia del aprendizaje de palabras: un estudio longitudinal mediante fMRI

Abstract

El córtex rinal desempeña un papel esencial en la codificación inicial y posterior expresión de asociaciones de memoria a largo plazo. Estudios de aprendizaje en animales y humanos han demostrado que la actividad de esta área incrementaba durante la adquisición inicial de aprendizajes asociativos, pero que sólo áreas neocorticales contribuían a la consolidación y recuperación a largo plazo. En el presente trabajo estudiamos los cambios estructurales y funcionales que se producen en esta zona cerebral como consecuencia del aprendizaje de un nuevo vocabulario. Para este fin, se ha elaborado un estudio longitudinal mediante Resonancia Magnética en el que se investigaba la estructura y función cerebral en tres momentos de adquisición de información (antes, inmediatamente después y 2 semanas después de un entrenamiento en adquisición de un nuevo vocabulario). Tras el análisis de los resultados mediante SPM y tras la aplicación del Modelo Lineal General (GLM), pudimos observar que el correcto aprendizaje de palabras, en este caso 84 nuevas palabras durante 10 días, fue asociado con: A) un decremento temporal en el volumen de sustancia gris en el córtex rinal izquierdo, que volvía a los valores iniciales después de dos semanas; B) un incremento de sustancia blanca en áreas adyacentes; y C) un incremento de la respuesta BOLD en esa área en respuesta al nuevo vocabulario. Con todo, estos resultados aportan evidencias sobre los cambios estructurales y funcionales transitorios que se producen en ciertas regiones del lóbulo temporal medial (MTL) que participan en la consolidación de memorias asociativas. Estos resultados respaldan el modelo de procesamiento dual de la memoria y se ha descrito cómo la técnica de VBM contribuye a la monitorización a corto plazo de los cambios estructurales en el cerebro como consecuencia del aprendizaje.

The rhinal cortex plays an essential role for initial encoding and later expressing of longterm memory associations. Animal and human learning studies have shown that activity in this area was transiently increased during early initial acquisition periods of associative learning, but that the neocortical areas support the consolidation and longterm recall. In this study, we investigated the structural and functional changes produced in this cerebral area as a consequence of new learning vocabulary. For this purpose, we have carried out a longitudinal study by means of Magnetic Resonance in which was investigated the brain structure and function in three data acquisition time (before, immediately after and 2 weeks after the acquisition). After analyses by SPM and the General Lineal Model (GLM), we could observe that successful word learning, in this case 84 new words during 10 days, was associated to: A) a transient decrease in gray matter volume in the left rhinal cortex, that returned to the initial values after two more weeks; B) an increase in white matter in adjacent areas; and C) a response increase in that area in response to the new vocabulary. Together, these results provide evidence for transient structural and functional changes produced in specific areas of the Medial Temporal Lobe (MTL) involved in the consolidation of associative memories. These results support the dual-stage model of memory and it has been described how the VBM technique contributes to the short-term monitoring of structural changes in the brain as a result of learning.