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La prótesis de memoria hecha a base de electrodos implantados, podría ayudar a formar recuerdos en el cerebro humano con un potencial de mejora calculado entre el 11% y el 54%.
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.
Se trata de una “prótesis de memoria“, que consiste en insertar un electrodo profundamente en el cerebro para generar estímulos cuya funcionalidad parece tener un amplio potencial de beneficio en pacientes con trastornos de la memoria.
Este método es aún más eficaz en personas que siempre han tenido mala memoria. Sus creadores afirman que, en el futuro, distintas versiones más avanzadas de esta prótesis de 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.
La prótesis de memoria funciona copiando lo que sucede en el hipocampo, la región cerebral 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.
Imitación de memoria
Durante más de 10 años, el equipo liderado por Theodore Berger y Dong Song, de la Universidad del Sur de California (EE UU), ha trabajado en el desarrollo de una manera de imitar el proceso biológico de la memoria. Su método utiliza electrodos cerebrales para comprender los patrones eléctricos de actividad ocurridos cuando se forman los recuerdos y luego utilizar esos mismos electrodos para disparar similares patrones de actividad.
La prótesis de memoria ha sido probada en animales y en voluntarios humanos con epilepsia a los que ya se les habían implantado electrodos en el cerebro para tratar su afección.
Rob Hampson, neurocientífico de la Facultad de Medicina de la Universidad de Wake Forest en Carolina del Norte puso a prueba dos versiones de la prótesis de memoria en 24 pacientes de epilepsia con implantes de electrodos, algunos con lesiones cerebrales.
La primera versión conformó un modelo de decodificación de memoria (MDM), capaz de imitar 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
En las pruebas efectuadas por Hampson y sus colegas, a cada participante se le mostró una imagen en una pantalla de computadora. Tras 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 con tres imágenes y se le pidió que eligiera la 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.
El equipo descubrió que su prótesis de memoria mejoró el desempeño de los voluntarios en las pruebas de memoria, con una puntuación significativamente más alta de haber recibido el patrón correcto de estimulación al presentarse las imágenes por primera vez. Esto sugiere que la prótesis de memoria ayuda a formar nuevos recuerdos con mejoras que van del 11% al 54 %.
Josh Jacobs, investigador de la Universidad de Columbia (EE UU), estudioso de los registros cerebrales de pacientes con epilepsia considera fundamental la estimulación cerebral.
Médicos y científicos han tenido cierto éxito en el tratamiento de trastornos como el Parkinson, dirigiéndose a la misma región del cerebro en todas las personas. Es probable que personalizar la estimulación para los cerebros mejore su efectividad.
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, evidenciando la existencia de un mayor espacio de mejora.
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, con la esperanza de 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.
Recuperación de 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 de memoria se pueda usar ampliamente para recuperar la memoria en personas con estos trastornos.
Los primeros candidatos para la prótesis de memoria serían aquellos pacientes con lesiones cerebrales que afectan algunas de las más sensibles regiones del cerebro, encargadas específicamente de formar y retener recuerdos.
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. [Será difícil replicar por completo un hipocampo sano, pues 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”.
opina Jacobs.
Los electrodos utilizados en el estudio tienen alrededor de un milímetro de ancho, y a todos los voluntarios se los implantaron a una profundidad de alrededor de 10 centímetros en el cerebro para llegar al hipocampo. Son sencillos según los estándares de investigación modernos y solo pueden registrar entre 40 y 100 neuronas.
Toda prótesis de memoria similar requerirá electrodos cerebrales con cientos de puntos de contacto para registrar y estimular cientos o miles de neuronas.
Hampson, Song y sus colegas aún no descubren cómo podría funcionar la prótesis de memoria en la práctica. Puede que no tenga sentido tener el dispositivo funcionando todo el tiempo pues hay muchas experiencias de la vida (como tirar la basura) que no hace falta recordar. La prótesis se podría usar junto con otro dispositivo que pueda indicar si el implante funciona 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.
“Creo que en principio podría funcionar. 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”.
puntualiza Shapiro.
De cualquier manera, la prótesis de memoria aún está lejos del uso clínico, pero representa un muy importante avance a favor de la mejora de la calidad de vida de múltiples pacientes del mundo.
FUENTE: MIT.
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