El dispositivo, que consiste en un chip diminuto y una serie de 32 electrodos, une las matemáticas y la neurociencia. Su núcleo está compuesto por un algoritmo que descifra y replica el código neuronal que una capa del cerebro envía a otra. La función restaurada por el implante es limitada—las ratas fueron capaces de recordar cuál entre dos palancas habían presionado. Sin embargo sus creadores creen que un dispositivo basado en el mismo principio podría algún día ser usado para mejorar la memoria en personas que sufran accidentes cerebrovasculares, demencia, o daños cerebrales.
El neurofisiólogo Samuel Deadwyler, de la Universidad de Wake Forest, en primer lugar entrenó a un grupo de ratas para presionar dos palancas diferentes en sucesión. Los animales aprendieron a presionar una palanca cuando ésta se les presentaba, y tras una pausa, se les enseñaba a recordar cuál habían presionado y a elegir la otra la segunda vez. Mientras las ratas llevaban a cabo la tarea, dos juegos de electrodos diminutos registraron la actividad de neuronas individuales en los lados derecho e izquierdo del hipocampo, un área del cerebro que consolida la memoria a corto plazo mediante el procesamiento de la información a medida que pasa a través de múltiples capas. Un conjunto de 16 electrodos—ocho a la derecha, ocho a la izquierda—hicieron un seguimiento de las señales enviadas desde las neuronas en un área del hipocampo llamada capa CA3, y otros 16 controlaron las señales procesadas recibidas por las neuronas en la capa CA1.
Junto a Theodore Berger, ingeniero biomédico y neurocientífico de la Universidad del Sur de Califo ia, Deadwyler caracterizó el patrón de actividad neuronal asociado con una respuesta correcta—el patrón que indica la formación de un recuerdo a corto plazo sólido. Los investigadores estimularon los nervios en el mismo patrón y volvieron a poner a prueba a las ratas. Esta vez, los animales cometieron menos errores y se acordaban de qué palanca debían presionar incluso después de largas pausas. Cuando los investigadores llevaron todo esto un paso más allá, evitando la formación de recuerdos con un medicamento para el bloqueo nervioso, encontraron que las ratas aún podían "recordar" qué palanca presionar al ser estimuladas con el patrón de impulsos neuronales.
"Es una demostración emocionante de la capacidad que tenemos ahora, no sólo para la lectura de la actividad neuronal del cerebro, sino también para la manipulación", afirma Charles Wilson, neurocientífico y profesor emérito de la Universidad de Califo ia, en Los Angeles, que no participó en la investigación. "Esperamos que esto pueda ser clínicamente útil en el futuro".
Parte del desafío en la creación de la prótesis fue desarrollar un dispositivo que finalmente fuera capaz de ayudar en la recuperación de muchos tipos de recuerdos. Esto requirió tener que aprender a replicar las actividades del hipocampo. En lugar de almacenar recuerdos específicos, el hipocampo los pasa a lo largo de la memoria a largo plazo del cerebro, traduciéndolos a una forma que la memoria a largo plazo es capaz de almacenar. Del mismo modo, el algoritmo no almacena ejemplos específicos—cómo cepillarse los dientes, cómo encontrar el camino a casa—sino que crea un conjunto de reglas muy similares a las que usa un programa de reconocimiento de voz para traducir de un idioma a otro. "No estamos tratando de entender el idioma", afirma Berger. "Por el contrario, sobre la base de lo que oímos, ¿somos capaces de traducir algo de ruso a chino sin saber ninguno de los dos idiomas?"
Berger y Deadwyler están trabajando actualmente para aumentar el número de neuronas de las que poder hacer un seguimiento, y para pasar sus investigaciones a primates no humanos—estos son los próximos pasos en el largo viaje hacia el desarrollo de un implante humano. "Ya tenemos la tecnología y la capacidad de registrar y estimular una neurona en seres humanos; los ingredientes ya están allí", asegura Wilson. "Y el hecho de que se pueda hacer en animales me hace pensar que algo similar podría hacerse en seres humanos".