Para parte de los aproximadamente 10 millones de personas en el mundo con una lesión cerebral traumática, formar y mantener nuevos recuerdos puede ser una de las cosas más difíciles. Ahora, imaginemos un dispositivo implantado en el cerebro que pudiera ayudarles a codificar los recuerdos usando pequeñas descargas eléctricas.
En la Universidad de Pensilvania (EEUU) se están dando los primeros pasos hacia una memoria neuroprotésica como esta. Varios investigadores han empezado a hacer pruebas en pacientes de cirugía cerebral para intentar localizar, e influir los procesos que controlan la formación de la memoria.
Cuando la gente sufre lesiones cerebrales suceden varias cosas. Las neuronas podrían verse dañadas por el impacto inicial o por la contusión o hinchazón en el cerebro que ocurre después. Los axones que conectan las regiones del cerebro podrían sufrir una fuerte sacudida durante el impacto, y en algunos casos se separan literalmente de las neuronas.
El cerebro es "una compleja red de neuronas que tienen que comunicarse todas entre sí", señala el neurólogo pediátrico en el Hospital Infantil de Filadelfia (EEUU), Matthew Kirschen, que no está involucrado en la investigación de Pensilvania. "Con sólo una ligera interrupción en el proceso axonal, la memoria puede verse deteriorada".
El equipo de Pensilvania es uno entre varios en Estados Unidos que recibieron financiación el año pasado de la DARPA, la agencia de investigación del Pentágono, para diseñar y construir estimuladores que pudieran influir en la cognición mediante la grabación constante de la función cerebral y la aplicación de dosis bajas de electricidad en determinadas zonas del cerebro (ver EEUU quiere controlar el comportamiento con implantes cerebrales).
El equipo de Pensilvania, liderado por el neurocientífico cognitivo Michael Kahana, ya ha comenzado a analizar las grabaciones cerebrales de los pacientes con epilepsia grave. Como parte de su tratamiento, a estos pacientes se les coloca una pequeña malla de electrodos bajo el cráneo, que llevan puestos de dos a siete semanas. Los electrodos recogen registros de EEG que se utilizan para calcular en qué parte del cerebro se originan las convulsiones, como preparación antes de la cirugía para extirpar el tejido que funciona incorrectamente.
Mientras se someten a este tratamiento, algunos pacientes también se ofrecen como voluntarios para que Kahana los estudie mientras juegan a juegos de memoria en un ordenador. Los electrodos de EEG registran la actividad eléctrica media de decenas de miles de neuronas al mismo tiempo. Kahana afirma que algunas de las ondas cerebrales medidas de esta forma se correlacionan con la función de la memoria.
El vínculo entre las oscilaciones de EEG y los recuerdos no está claro, pero los investigadores de Pensilvania sospechan que ciertas frecuencias podrían ser un marcador de lo bien que una persona puede recordar una cosa. Entre ellas están las oscilaciones de tipo theta, que son un tipo de actividad neuronal en el hipocampo, una región del cerebro que tiene una parte activa en la creación de nuevos recuerdos. "Creo que son las más importantes para la formación de recuerdos, y están a menudo presentes en el hipocampo", afirma el profesor asistente de la Escuela de Ingeniería, Ciencias y Sistemas de Salud Biomédicos de la Universidad de Drexel (EEUU), Josh Jacobs, que está trabajando en el proyecto.
En 2013, varios investigadores de la Universidad de Califo ia en Davis (EEUU) produjeron lesiones cerebrales en 56 ratas, disminuyendo gravemente sus oscilaciones theta. Después demostraron que la estimulación eléctrica del núcleo septal medial, una parte de la región del hipocampo en el cerebro, ayudó a que las ratas escapasen rápidamente de un laberinto.
Si el equipo de Pensilvania es capaz de identificar los marcadores de la formación de recuerdos, podrían influir en ellos mediante la estimulación del cerebro con dosis bajas de electricidad. El objetivo es ver si es posible hacer que los circuitos cerebrales pasen a un estado que represente mejor la función de memoria de un paciente específico.
Kahana, que dirige el Laboratorio Computacional de Memoria de la universidad, asegura que es demasiado pronto para decir si la idea puede funcionar. "Queremos que el cerebro exhiba un cierto patrón de actividad eléctrica", afirma. "Poder forzarlo de alguna manera para que pase a ese estado, dándole un pequeño empujón, supone un gran avance".
La estimulación cerebral eléctrica ya se usa de forma generalizada para detener los temblores físicos asociados con la enfermedad de Parkinson. Aunque no está claro por qué funciona la tecnología, hay quienes piensan que suprime las neuronas sobreexcitadas. Cerca de 125.000 personas han recibido estimuladores cerebrales profundos, y casi todos son del fabricante de dispositivos médicos Medtronic en Minneapolis (EEUU).
El dispositivo de Medtronic utiliza un cable para estimular el cerebro con impulsos constantes de electricidad. El dispositivo que los investigadores de Pensilvania esperan poder construir finalmente con la ayuda de Medtronic será diferente: Jacobs señala que usará decenas de electrodos en el cerebro para estimularlo y registrar la actividad. Con esta configuración se podría aplicar corriente entre los electrodos, lo que podría alterar la actividad de las neuronas en las regiones entre ellos. "En teoría podrías registrar y aplicar electricidad rápidamente, para reajustar los circuitos que codifican la memoria", dice Jacobs.
Más de 270.000 miembros del ejército estadounidense han sido diagnosticados con lesión cerebral traumática desde el año 2000, según datos de la DARPA, lo que genera una necesidad apremiante de encontrar tratamientos eficaces, a pesar de que la mayoría de las lesiones no ocurren en zonas de guerra. El equipo de Pensilvania cree que pasará dos años estudiando las señales de memoria y otros dos desarrollando el dispositivo. Las pruebas clínicas en humanos, según Kahana, podrían seguir si la investigación tiene éxito.