Un estimulador cerebral para una memoria correcta
¿Puede la estimulación cerebral profunda afectar cómo y qué recordamos?
Para algunas de las aproximadamente 10 millones de personas en el mundo con alguna lesión cerebral traumática (TBI, por sus iniciales en inglés), la formación y posesión de nuevos recuerdos puede ser una de las cosas más difíciles a realizar en un día. Ahora bien, imagine un dispositivo implantado en el cerebro que pueda ayudarles a codificar sus recuerdos por medio de pequeñas descargas eléctricas.
Los primeros pasos en la realización de una neuroprótesis para la memoria, se han hecho en la Universidad de Pensilvania, donde los investigadores han comenzado sus pruebas en pacientes con cirugías cerebrales para tratar de localizar e influir en los procesos que controlan la formación de la memoria.
Cuando las personas sufren lesiones cerebrales, ocurren distintas cosas. Las neuronas pueden estar dañadas por el impacto inicial, por los coágulos o por la hinchazón cerebral que resulta posteriormente. Los axones que conectan las regiones del cerebro pueden ser severamente sacudidos durante el impacto, y en algunos casos, literalmente, se separan de las neuronas.
El cerebro es “una compleja red de neuronas donde todas se comunican entre sí”, dice Matthew Kirschen, neurólogo pediátrico del Hospital de Niños de Filadelfia — que no está involucrado en la investigación de Pensilvania — “todo lo que necesitas es un poco de interrupción en el proceso axonal y la memoria se deteriorará.”
El equipo de Pensilvania es uno de los tantos financiados en los Estados Unidos por DARPA, la agencia de investigación del Pentágono, para diseñar y construir estimuladores que podrían influir en la cognición de la memoria, grabando constantemente la función cerebral y el cambio continuo de determinadas zonas del cerebro con dosis bajas de electricidad (ver “ Financiamiento Militar para Interfaces de Ordenadores cerebrales para Controlar Sentimientos “).
Este equipo, liderado por el neurocientífico cognitivo Michael Kahana, ya ha comenzado a analizar las grabaciones del cerebro de los pacientes con epilepsia severa. Como parte de su tratamiento, estos pacientes reciben una pequeña malla o red de electrodos debajo de sus cráneos, que se llevan de dos a siete semanas. Los electrodos recogen registros EEG (Electroencefalográficos) que se utilizan para determinar el lugar dónde se originan las convulsiones en cada cerebro, permitiendo así, una ubicación exacta del tejido afectado y que será retirado en una cirugía.
Mientras algunos se someten a este tratamiento, otros pacientes se ofrecen como voluntarios para que Kahana analice los resultados mientras realizan diversos juegos de memoria en una computadora. En este caso, los electrodos EEG registran la actividad eléctrica de miles de decenas de neuronas a la vez; Kahana dice que algunas de las ondas cerebrales medidas de esta manera, se correlacionan con la función de la memoria.
El vínculo entre las oscilaciones registradas en los EEG y los recuerdos, aún no está claro, pero los investigadores de Pensilvania sospechan que ciertas frecuencias podrían ofrecer un posible marcador de la eficacia de los recuerdos de las personas. Estas frecuencias incluyen las llamadas oscilaciones tipo zeta, que representan la actividad neuronal en el hipocampo, una región importante del cerebro para la creación de nuevos recuerdos. “Ellos creen que estas oscilaciones son las más importantes para la formación de la memoria, puesto que, están a menudo presentes en el hipocampo”, dice Josh Jacobs, profesor suplente de la Escuela de Ingeniería Biomédica, Ciencias y Sistemas de Salud de la Universidad de Drexel, quien está trabajando en el proyecto.
En 2013, investigadores de la Universidad de California, Davis, crearon lesiones cerebrales en 56 ratas, disminuyendo seriamente sus oscilaciones zeta. Demostraron que la estimulación eléctrica del núcleo septal medial, una parte de la región del hipocampo en el cerebro, ayudó a que las ratas escaparan más rápido de un laberinto.
Si el equipo de Pensilvania es capaz de identificar los marcadores de la formación de la memoria, se tratará de influir en ellos mediante la estimulación del cerebro con dosis bajas de electricidad. El objetivo es probar que con la manipulación de los circuitos del cerebro en cualquier estado, reproducirá una mejora en las funciones de la memoria de un paciente en específico.
Kahana, que es director del Laboratorio Computacional de la memoria de esta Universidad, menciona que es demasiado pronto para decir si la idea va a funcionar. “Queremos que el cerebro exhiba un cierto patrón de actividad eléctrica”, dice. “Es un gran salto, decir que, de alguna manera podemos dar un avance en este estado, dándole un pequeño empujón.”
La estimulación cerebral eléctrica ya se usa ampliamente para detener los temblores físicos asociados con la enfermedad de Parkinson. Aunque no está claro por qué la tecnología funciona, algunos piensan que actúa para suprimir las neuronas sobreexcitadas. Alrededor de 125.000 personas han recibido estimuladores cerebrales profundos; casi todos los dispositivos son diseñados por el fabricante de dispositivos médicos Minneapolis Medtronic.
El dispositivo de Medtronic utiliza un cable para estimular el cerebro con impulsos constantes de electricidad. El dispositivo que los investigadores de Pensilvania esperan construir, será diferente con la ayuda de Medtronic: Jacobs dice que se usarán decenas de electrodos en el cerebro para registrarlo y estimularlo. La estructura podría aplicar la corriente necesaria para pasar entre los electrodos, y entonces, alterar la actividad de las neuronas en las regiones. “Usted, teóricamente, podría grabar y cambiar rápidamente para obtener los circuitos que reajusten su memoria “, dice Jacobs.
Más de 270.000 miembros de las fuerzas armadas estadounidenses han sido diagnosticados con TBI desde el 2000 (ver “El Trauma Cerebral en Irak”), de acuerdo con DARPA, representa una indispensable necesidad de tratamientos eficaces, aun cuando la mayoría de las lesiones no se producen en zonas de guerra. El equipo de Pensilvania dice que la espera tardaría dos años más estudiando las señales de la memoria y otros dos años en el desarrollo del dispositivo. Las pruebas clínicas en humanos, dice Kahana, podrían continuar si la investigación tiene éxito.
Por Andrew Zaleski
Publicado en MIT Technology Review
Traducción por Monica Ortiz Franco
