Nuevo implante cerebral puede mejorar la memoria hasta en un 15%

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Científicos estadounidenses han desarrollado un implante cerebral que aumentó notablemente la memoria en su primera prueba seria. Este avance daría esperanzas para los pacientes que sufren de demencia, lesiones cerebrales traumáticas y otras afecciones que dañan la memoria. La investigación ha sido publicada en Nature Communications.

Para probar su dispositivo, un equipo de científicos dirigido por investigadores de la Universidad de Pensilvania y la Universidad Thomas Jefferson reclutó a 25 pacientes para que se sometieran a un seguimiento clínico para la epilepsia. La elección de los sujetos de prueba fue más una cuestión de ética debido a que tanto el dispositivo como el proceso de monitoreo requieren insertar sondas finas en el cerebro, un procedimiento que sería demasiado arriesgado para un simple ensayo clínico.

Al afinar la actividad eléctrica de las sondas, los científicos intentaron activar los componentes clave de la red de memoria del cerebro solo cuando tenían problemas para almacenar recuerdos. Cuando todo funcionaba bien, no se activaban los componentes.

El concepto de impulsar la memorización y el recuerdo a través de la estimulación neuronal es antiguo. Los neurocientíficos han progresado gradualmente desde el uso de técnicas de Estimulación Magnética Transcraneal no invasivas hasta la estimulación cerebral profunda en un esfuerzo por estimular las vías correctas y alentar al cerebro a almacenar y reconectar con los recuerdos.

Si bien ha habido éxitos alentadores al enfocarse de manera precisa en áreas como el hipocampo y los lóbulos temporales medios, los resultados no siempre han sido consistentes. Parte del problema podría ser la elección de la ubicación, pero otro problema podría ser el método. Los esfuerzos anteriores han utilizado algo llamado “sistema de circuito abierto”, lo que significa que la estimulación no se modificó en respuesta a la actividad del cerebro.


Enfoque de circuito cerrado. a Para cada lista de la tarea de recuperación, los sujetos codificaron 12 sustantivos presentados secuencialmente, seguidos por un distractor aritmético y la fase de recuerdo verbal. Los sujetos realizaron al menos tres sesiones para registrar sus recuerdos. b Después de las sesiones de solo grabación, los científicos usaron la descomposición espectral para medir la potencia en un conjunto de frecuencias que van de 3 a 180 Hz para cada palabra codificada. Utilizaron los patrones de potencia espectral a través de los electrodos para entrenar a un clasificador de regresión logística programado para discriminar la actividad de codificación durante las palabras recuperadas posteriormente de las palabras olvidadas posteriormente. c En posteriores sesiones de ciclo cerrado, aplicaron la descomposición espectral a cada período de codificación de palabras mientras los sujetos realizaban la tarea. Esto produjo un conjunto de características de frecuencia × electrodo a las que aplicaron el clasificador entrenado en los datos de solo registro. Si la probabilidad de recuerdo estimada resultante era inferior a 0,5, activaron 500 ms de estimulación para la corteza temporal lateral o un objetivo de control.
University of Pennsylvania and University Thomas Jefferson

Este nuevo dispositivo se basó, en cambio, en un ciclo cerrado, que variaba la estimulación eléctrica en función de la retroalimentación decodificada de la actividad neuronal en una parte del cerebro llamada corteza temporal lateral.

Los investigadores estudiaron el patrón individual de la actividad cerebral de cada sujeto en reposo y mientras memorizaban una lista de palabras. En las sesiones de seguimiento, estimularon la corteza temporal lateral siempre que la retroalimentación del sistema les dijera que el voluntario tenía una baja probabilidad de recordar con éxito una palabra en función de cómo la estaban memorizando.

De alguna manera, esta nueva forma de estimular el cerebro funciona como un marcapasos; los sensores 'escuchan' lo que está sucediendo antes de actuar, estimulando el tejido solo cuando es necesario.

Esta estimulación es indolora. "Recuerdo haber hecho las pruebas y disfrutarlas", dijo el participante del estudio David Mabrey a The New York Times. "Pero honestamente no podría decir cómo la estimulación estaba afectando mi memoria. No sientes nada, no sabes si está activado o no".

Ayuda en casos de Alzheimer 

La investigación podría usarse para ayudar a los pacientes con demencia ayudando a su memoria a medida que se va degenerando. Pero la idea de decodificar la actividad neuronal y luego responder con estimulación podría tener aplicaciones para muchas afecciones neurológicas.

"Ahora que la tecnología está fuera de la caja, todo tipo de algoritmos de neuro modulación podrían usarse de esta manera", dijo el autor principal del estudio, Michael Kahana, psicólogo y autor principal de la Universidad de Pensilvania.

En el futuro, los investigadores pretenden investigar cómo funciona el método de ciclo cerrado en la parte de recuperación del proceso de memoria, reconectando con recuerdos establecidos que están fuera del alcance. Aunque aún son necesarias muchas más investigaciones.

Hacer que las sondas se dirijan donde se necesitan es una operación delicada, lo que significa que solo se arriesgaría en el peor de los casos en que los medicamentos u otros tratamientos hayan fallado. Pero para algunas personas que sufren los efectos de la Alzheimer, un marcapasos para el cerebro podría mejorar significativamente su calidad de vida.

Estudiar la memoria es una de las actividades más fascinantes de la neurociencia, en agosto del año pasado un grupo de investigadores del MIT con ayuda del Premio Nobel en Medicina y Fisiología Susumu Tonegawa encontraron un circuito neuronal que participaba en la formación de la memoria.

 

Victor Román
Esta noticia ha sido publicada originalmente en N+1, ciencia que suma

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