La navegación activa y los entornos inmersivos pueden potenciar la memoria y ayudar en terapias contra enfermedades neurodegenerativas

Como una máquina del tiempo, la memoria episódica es una capacidad que nos permite viajar mentalmente al pasado y revivir experiencias personales con toda nitidez, como si se volvieran a vivir. Desde recordar el lugar donde se han dejado las llaves del coche la noche anterior hasta el último encuentro con un familiar con el que no se coincidía en años. Esta capacidad que registra las experiencias diarias se ve tempranamente mermada en aquellas personas que padecen enfermedades neurodegenerativas como el alzhéimer.

Ahora, un equipo de investigadores de la Universitat Oberta de Catalunya (UOC) ha estudiado la respuesta de la memoria episódica en un entorno concreto y su relación con la locomoción y el movimiento corporal, así como las características ambientales de un entorno dotado con nuevas tecnologías inmersivas con el objetivo de dilucidar cómo se registran este tipo de recuerdos.

"El estudio se enfoca en el funcionamiento de la memoria episódica, específicamente la influencia del entorno espacial sobre la efectividad y la forma en que la memoria organiza los recuerdos", apunta Álvaro Pastor, arquitecto, científico cognitivo, investigador del XR-Lab y del grupo de investigación en Aprendizaje, Medios y Entretenimiento (GAME) de la UOC y uno de los autores principales de este trabajo junto con Pierre Bourdin-Kreitz, profesor e investigador de los Estudios de Informática, Multimedia y Telecomunicación y coordinador del XR-Lab de la UOC.

De este modo, la investigación, publicada en abierto en la revista Scientific Reports, del grupo Nature, pretende esclarecer si la navegación activa, entendida como la locomoción de una persona en un entorno concreto, tiene influencia sobre el funcionamiento de la memoria episódica e indagar en el modo en el que las características físicas del entorno espacial pueden llegar a modular la organización de la memoria episódica.

Durante el trabajo, los autores emplearon tecnologías inmersivas en una serie de pruebas realizadas en el museo CaixaForum de Barcelona. Y tras analizar los datos, los resultados sugieren que este tipo de tecnologías tienen posibles aplicaciones en el diseño de terapias y tratamientos no invasivos en enfermedades neurodegenerativas.

Según los investigadores, la relación entre espacio y memoria episódica continúa siendo un centro de indagaciones científicas en la actualidad y desde hace décadas. De hecho, una de las reglas mnemotécnicas más antiguas y de efectividad más contrastada, el denominado método de loci o palacio de la memoria, se basa en la construcción de un edificio mental y en la asociación de informaciones con respecto a lugares específicos dentro de este edificio mental.

Generación de un mapa cognitivo

En el transcurso de la investigación, los 28 participantes en este estudio realizaron un recorrido a través de las dos plantas del museo, las cuales estaban unidas por una escalera, bien de forma pasiva usando realidad virtual, o bien de forma activa usando realidad aumentada. En este recorrido, se presentaron una serie de imágenes en localizaciones específicas de ambas plantas del museo.

Una vez terminada la experiencia, los autores examinaron la retención de la memoria de cada participante inmediatamente después de realizar el recorrido y 48 horas más tarde. "Los resultados indican que los participantes que caminaron por el recorrido obtuvieron significativamente mejores rendimientos de la memoria en ambos exámenes", resaltan los autores.

Además, al analizar la localización de las imágenes más memorables dentro del recorrido, los autores descubrieron que el punto del recorrido en el que los participantes cambiaron de planta, la escalera, tuvo un efecto positivo en el rendimiento de la memoria de los participantes. "Las informaciones aprendidas en proximidad inmediata a la escalera del museo fueron más memorables que las encontradas en medio del camino o al final del recorrido, incluso si estas últimas estaban cerca de coloridas obras de arte", destacan los autores.

Tras analizar los datos y las respuestas, los autores detallan que las experiencias de aprendizaje activas tienen potencial para mejorar el rendimiento de la memoria episódica en comparación con la codificación pasiva.

"Navegar activamente por un entorno recoge información suficiente para que los sistemas episódicos construyan una especie de mapa cognitivo de la experiencia, que más tarde permitirá recordarla con mayor eficacia", destaca Pastor.

Es más, aquellos elementos físicos que intervienen en la navegación activa, ya sea como obstáculos o como facilitadores, parecen integrarse con una mayor fortaleza en la memoria de la experiencia. De hecho, los datos muestran que las informaciones y experiencias ofrecidas en elementos físicos del circuito museístico, como las escaleras, se recuerdan más que los estímulos de otros espacios. "Esta particularidad implica que el mapa cognitivo de la experiencia registra, especialmente, aquellos elementos salientes para la navegación espacial y construye asociaciones entre estos elementos salientes y las informaciones aprendidas en proximidad", argumenta el investigador de la UOC.

Uso de inteligencia artificial

Otro aspecto que han tenido en cuenta en el transcurso de esta investigación ha sido el tipo de imágenes desplegadas en el recorrido del museo que debían recordar los participantes. Estas imágenes eran retratos frontales de rostros humanos sintéticos, generados específicamente para este estudio utilizando una inteligencia artificial basada en redes neuronales.

"La generación sintética de rostros nos permitió administrar imágenes que ninguno de los participantes había visto antes, controlando que todas las imágenes exhibieran características homogéneas, incluyendo el gesto y la iluminación", describe Pastor, señalando que las tareas cognitivas de alta sensibilidad de la función episódica incluyen recordar el rostro de una persona que se conoce por primera vez, los detalles contextuales del encuentro y el dónde y el cuándo se produjo este.

Aplicaciones para la mejora de la memoria

En cuanto a las aplicaciones de este trabajo, gracias a la investigación se ha desarrollado un método novedoso y sólido usando tecnologías inmersivas que facilite evaluar la memoria episódica en condiciones naturales, similares a las que pudieran acontecer en el mundo real. Y, de este modo, permite ofrecer referencias respaldadas científicamente para diseñar terapias que involucren exploración activa a través de entornos espaciales enriquecidos.

"En lo que respecta a personas sanas, la implementación de los resultados de este estudio en experiencias de aprendizaje activas usando aplicaciones inmersivas puede ayudar a maximizar la memorabilidad de las informaciones en localizaciones específicas en un recorrido", apunta Bourdin-Kreitz.

No obstante, hay que tener en cuenta que los beneficios del aprendizaje activo se extienden más allá del diseño educativo. "Participar en experiencias de aprendizaje activo que involucren todo el cuerpo, en lugar de un aprendizaje pasivo, podría ser una medida preventiva para ayudar a las personas sanas a mantener operativa la función de la memoria episódica por más tiempo", añade Pastor.

"Igual que en el caso del denominado método de loci o palacio de la memoria, es posible que sepamos desde la antigüedad que aprender caminando aumenta la retención del aprendizaje, o al menos es lo que cuenta la leyenda, que dice que Aristóteles enseñaba filosofía a sus alumnos caminando por las calles de Atenas. Pues ahora, con las tecnologías inmersivas, podemos estudiar en detalle este fenómeno", describe Bourdin-Kreitz.

Por su parte, en el ámbito clínico, las tecnologías de realidad virtual y aumentada pueden facilitar la construcción de programas de rehabilitación a la medida de cada paciente. "Las intervenciones clínicas basadas en este tipo de tecnologías tienen el potencial de contener la progresión de la enfermedad, de una forma económica y fácilmente escalable, que al no ser invasiva puede facilitar la adherencia al tratamiento mientras preserva la seguridad del paciente", concluyen los autores, tras señalar que actualmente continúan trabajando en el desarrollo de nuevas investigaciones que permitirán, por ejemplo, emitir olores de forma controlada y simultánea a la emisión de imágenes virtuales gracias a un casco de realidad virtual.

Este trabajo ha contado con financiación mediante las subvenciones para las inversiones en tecnologías de la información y las comunicaciones (TIC) en proyectos para la experimentación y la innovación adjudicadas en 2021 por el Instituto de Cultura de Barcelona (ICUB).

Esta investigación de la UOC favorece los objetivos de desarrollo sostenible (ODS): 3, salud y bienestar; 4, educación de calidad, y 9, industria, innovación e infraestructura.

UOC R&I

La investigación e innovación (I+i) de la UOC contribuye a solucionar los retos a los que se enfrentan las sociedades globales del siglo XXI mediante el estudio de la interacción de la tecnología y las ciencias humanas y sociales, con un foco específico en la sociedad red, el aprendizaje en línea y la salud digital.

Los más de 500 investigadores e investigadoras y más de 50 grupos de investigación se articulan en torno a los siete estudios de la UOC, un programa de investigación en aprendizaje en línea (e-learning research) y dos centros de investigación: el Internet Interdisciplinary Institute (IN3) y el eHealth Center (eHC).

La universidad impulsa, también, la innovación en el aprendizaje digital a través del eLearning Innovation Center (eLinC), y la transferencia de conocimiento y el emprendimiento de la comunidad UOC con la plataforma Hubbik.

Los objetivos de la Agenda 2030 para el Desarrollo Sostenible de las Naciones Unidas y el conocimiento abierto son ejes estratégicos de la docencia, la investigación y la innovación de la UOC. Más información: research.uoc.edu.