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Biotecnología

Una prótesis de memoria para ayudar a las personas con daño cerebral

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Una investigación reciente señala que, de esta forma, es posible ayudar a formar recuerdos en el cerebro con mejoras de entre el 11 y el 54%. El estudio abre la posibilidad de imaginar un futuro en el que sea posible recuperar la memoria

  • por Jessica Hamzelou | traducido por Ana Milutinovic
  • 19 Septiembre, 2022

Una forma peculiar de estimulación cerebral parece aumentar la capacidad de las personas para recordar nueva información, al imitar la manera en la que nuestros cerebros crean recuerdos.

Según una nueva investigación, la "prótesis para la memoria", que consiste en insertar un electrodo profundamente en el cerebro, también parece funcionar en personas con trastornos de la memoria. Y es aún más eficaz en personas que siempre han tenido mala memoria. En el futuro, aseguran los investigadores detrás de este trabajo, distintas versiones más avanzadas de esta prótesis para la memoria podrían ayudar a las personas con pérdida de memoria debido a las lesiones cerebrales o como resultado del envejecimiento o enfermedades degenerativas como el alzhéimer.

"Es un vistazo al futuro de lo que podríamos hacer para recuperar la memoria", opina la neurocientífica de la Universidad de Birmingham en Reino Unido Kim Shapiro, que no participó en esta investigación.

Funciona copiando lo que sucede en el hipocampo, esa región con forma de caballito de mar en lo más profundo del cerebro que tiene un papel crucial en la memoria. La estructura del cerebro no solo nos ayuda a crear recuerdos a corto plazo, sino que también parece dirigir los recuerdos a otras regiones para su almacenamiento a largo plazo.

Imitar la memoria

Durante más de 10 años, Theodore Berger y Dong Song, de la Universidad del Sur de California (EE UU), y sus compañeros han estado desarrollando una manera de imitar este proceso. Su idea es usar electrodos cerebrales para comprender los patrones eléctricos de actividad que ocurren cuando se forman los recuerdos, y luego utilizar esos mismos electrodos para disparar similares patrones de actividad.

El equipo ha probado unas versiones de esta prótesis en animales y en algunos voluntarios humanos con epilepsia a los que ya se les habían implantado electrodos en el cerebro para comprender y tratar mejor su afección.

Para averiguar si sería posible ayudar a las personas con problemas de memoria, el neurocientífico de la Facultad de Medicina de la Universidad de Wake Forest en Carolina del Norte (EE UU), Rob Hampson, y sus colegas probaron dos versiones de la prótesis para la memoria en 24 personas a las que se les habían implantado electrodos para analizar su epilepsia, algunos de los cuales también tenían lesiones cerebrales.

La primera versión, que el equipo llama modelo de decodificación de memoria (MDM), imita los patrones de actividad eléctrica en el hipocampo, que ocurren de forma natural cuando cada voluntario crea recuerdos con éxito. El modelo MDM toma la media de estos patrones en cada persona y luego dispara este patrón de estimulación eléctrica.

El segundo tipo, llamado multi-input, multi-output (o MIMO), imita más detalladamente cómo funciona el hipocampo. En un hipocampo sano, la actividad eléctrica fluye de una capa a otra antes de extenderse a otras regiones del cerebro. El modelo MIMO se basa en aprender los patrones eléctricos de input y output que se corresponden con la creación de la memoria y luego imitarlos.

Cerebros únicos

Para probar lo bien que funciona cada uno de los modelos, Hampson y sus colegas pidieron a los voluntarios su participación en las pruebas de memoria en las que a cada persona se le mostró una imagen en una pantalla de ordenador. Después de una pausa, se volvió a mostrar la misma imagen, junto con una selección de otras. La persona tenía que elegir cuál era la imagen que ya se había mostrado antes. Cada voluntario completó alrededor de 100 a 150 de estas tareas cortas, que están diseñadas para evaluar la memoria a corto plazo de una persona.

Entre 15 y 90 minutos más tarde, cada participante se sometió a una segunda prueba y esta vez se le mostró un conjunto de tres imágenes y se le pidió que eligiera cuál le resultaba más familiar. Esta prueba indicaba la memoria a largo plazo de cada persona.

Los voluntarios realizaron un par de rondas de pruebas de memoria dos veces: una para el registro desde el hipocampo y otra para estimular los patrones registrados asociados con los recuerdos almacenados con éxito. Los registros fueron únicos, según Hampson: "Hasta ahora hemos encontrado que son diferentes para cada persona", señala.

El equipo descubrió que su prótesis para la memoria mejoró el desempeño de los voluntarios en las pruebas de memoria. La puntuación fue significativamente más alta si habían recibido el patrón correcto de estimulación cuando se les presentaron las imágenes por primera vez. Esto sugiere que la prótesis para la memoria puede ayudar a formar recuerdos en el cerebro, aseguran los investigadores. "Estamos viendo mejoras que van del 11 al 54 %", señala Hampson.

Personalizar la estimulación cerebral de esta manera es "algo realmente importante", resalta el investigador de la Universidad de Columbia (EE UU) Josh Jacobs, quien también estudia los registros cerebrales de personas con epilepsia, pero no participó en esta investigación. Por ahora, los médicos y científicos han tenido cierto éxito en el tratamiento de trastornos como la enfermedad de Parkinson simplemente dirigiéndose a la misma región del cerebro en todas las personas.

"No obstante, cada persona tiene respuestas cerebrales realmente diferentes", destaca Jacobs. Es probable que personalizar la estimulación para los cerebros individuales mejore su impacto, insiste el experto.

El modelo MIMO, que refleja más de cerca cómo funciona el hipocampo, tuvo aún mejores resultados, de media, mientras que las mayores mejoras se observaron en las personas que tenían el peor rendimiento de memoria al inicio del experimento. Los investigadores no están seguros de por qué fue así, pero se podría deber a que hay "más espacio para mejorar", propone Hampson.

A todos los voluntarios se les quitaron los electrodos en un par de semanas, después de que sus médicos completaran las investigaciones sobre su epilepsia. Pero Song espera que las mejoras en sus recuerdos sean duraderas. En teoría, la estimulación que recibió cada persona podría haber fortalecido el cableado de las neuronas en el hipocampo, sugiere Song. "La verdad es que no lo sabemos, pero esperamos que sí", indica.

Recuperar la memoria

Song, Hampson y sus colegas, que en julio publicaron sus hallazgos en la revista Frontiers in Human Neuroscience, esperan que algún día su prótesis para la memoria se pueda usar ampliamente para recuperar la memoria en personas con trastornos de la memoria.

"Los pacientes con lesiones cerebrales serían los primeros candidatos", subraya Song. Tales lesiones tienden a afectar algunas regiones específicas del cerebro. Las lesiones del hipocampo serían más fáciles de abordar que las enfermedades degenerativas como el alzhéimer, que tienden a causar daños en muchas regiones del cerebro.

"Me parece posible que algún día podamos reemplazar el hipocampo con otra cosa", opina Jacobs. Pero también señala que será difícil replicar por completo un hipocampo sano. Se trata de una esta estructura que contiene decenas de millones de neuronas. "Resulta un poco difícil imaginar cómo un puñado de electrodos podría sustituir los millones de neuronas en el hipocampo", resalta el especialista.

pantalla durante la implementación de prótesis de memoria

Los electrodos utilizados en el estudio tienen alrededor de un milímetro de ancho, y a todos los voluntarios se los implantaron lo suficientemente profundo en el cerebro para llegar al hipocampo (alrededor de 10 centímetros de profundidad). Son bastante sencillos según los estándares de investigación modernos y solo pueden registrar entre 40 y 100 neuronas, indica Song. Cualquier prótesis para la memoria diseñada para tratar trastornos de la memoria requerirá electrodos cerebrales con cientos de puntos de contacto, lo que les permitirá registrar y estimular cientos o miles de neuronas, explica el experto.

Hampson, Song y sus colegas aún no han descubierto cómo podría funcionar la prótesis para la memoria en la práctica. Puede que no tenga sentido tener el dispositivo funcionando todo el tiempo, por ejemplo, porque hay muchas experiencias de la vida (como tirar la basura) que las personas con trastornos de la memoria no necesitan recordar. "¿Por qué desperdiciar el espacio del cerebro?" se pregunta Jacobs.

Por su parte, Song cree que la prótesis se podría usar junto con algún tipo de dispositivo que pueda indicar si el implante debe estar funcionando o no, tal vez al detectar cuándo el cerebro debe estar en un estado listo para aprender.

Song aún no sabe si una prótesis para la memoria debería funcionar por la noche. Se cree que cuando dormimos, el hipocampo reproduce algunos de los recuerdos formados durante el día para consolidarlos en otras regiones del cerebro. Song y sus colegas no saben si una prótesis para la memoria que reproduzca esta repetición mejoraría la memoria, o si es una buena idea estimular el hipocampo mientras la persona duerme.

De cualquier manera, la prótesis aún está lejos del uso clínico, reconoce Shapiro. "Creo que en principio podría funcionar", señala. "No obstante, tenemos un largo camino por recorrer antes de que entendamos lo suficiente sobre la memoria para poder usar este tipo de enfoque con el fin de sustituir la función del hipocampo", concluye.

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