Prueban en humanos dispositivos para potenciar la memoria

México, D.F., a 10 de noviembre de 2015.- Una estrategia diseñada para mejorar la memoria mediante la estimulación cerebral a través de electrodos implantados se está ensayando en humanos. El ejército estadounidense, que financia la investigación, espera que el enfoque pueda ayudar a muchos de los miles de soldados que han desarrollado problemas de memoria a largo plazo como resultado de un traumatismo de cráneo. 

En la reunión de la Sociedad de Neurociencia en Chicago, Illinois, realizada del 17 al 21 de octubre, dos equipos financiados por la Agencia de Proyectos de Investigación Avanzada de Defensa presentaron evidencias de que esos dispositivos implantados pueden mejorar la capacidad de una persona de retener recuerdos.

Al imitar los patrones eléctricos que crean y almacenan recuerdos, los investigadores encontraron que los vacíos causados por lesiones cerebrales pueden ser sorteados. Los resultados plantean la esperanza de que una neuroprótesis que aumente automáticamente la memoria disminuida podría ayudar no sólo a soldados con lesiones cerebrales, sino también a personas que han tenido accidentes cerebrovasculares, o incluso aquellos que han perdido algo de la capacidad de recordación a causa del envejecimiento normal.

Debido a los riesgos asociados con la colocación quirúrgica de dispositivos en el cerebro, ambos grupos están estudiando a personas con epilepsia que ya tienen electrodos implantados. Los investigadores pueden utilizar esos electrodos tanto para registrar la actividad cerebral como para estimular grupos específicos de neuronas. Aunque el objetivo final es tratar lesiones cerebrales traumáticas, estas personas también pueden beneficiarse, dice el ingeniero biológico Theodore Berger, de la Universidad del Sur de California (USC) en Los Ángeles. Esto sucede porque las convulsiones repetidas pueden destruir el tejido cerebral necesario para la formación de memoria a largo plazo.

Se cree que los recuerdos a corto plazo se crean cuando una parte del cerebro llamada hipocampo agrega información sensorial, así como la percepción del espacio y el tiempo, y la mantiene fácilmente accesible por un corto tiempo. Acceder a la memoria durante ese lapso solidificará el recuerdo a largo plazo.

Para este proceso es clave una señal que viaja de una parte del hipocampo llamada CA3 a otra, llamada CA1. Berger y sus colegas suponen que recreando esa señal se podría restaurar la capacidad de solidificar recuerdos en las personas con daños en el hipocampo.

En uno de los estudios presentados en la reunión en Chicago, los investigadores le pidieron a 12 personas con epilepsia que observaran unas fotos y luego, 90 segundos más tarde, recordaran cuáles habían visto. Mientras que los participantes hacían esto, los investigadores registraron los patrones de descarga, tanto en CA3 como en CA1.

A continuación, desarrollaron un algoritmo que puede usar la actividad de las células de CA1 para predecir el patrón que venía de CA3. En comparación con los patrones reales, sus predicciones eran precisas cerca de 80% del tiempo.

Al usar este algoritmo, los investigadores deberían ser capaces de estimular las células de CA1 con un patrón que imite una señal apropiada de CA3, incluso si las células de CA3 de una persona están dañadas, dice Berger. En estudios anteriores en monos que eran entrenados para hacer la prueba de foto-recuerdo y que recibían una jugosa recompensa cuando acertaban, el grupo del investigador mostró que la estimulación de CA1 con un patrón apropiado mejoró significativamente el rendimiento de los animales (R. E. Hampson et al. J. Neural Eng. 10, 066013; 2013).

Dong Song, ingeniero biomédico de la USC y miembro del equipo, dice que el grupo ha probado la estimulación en una mujer con epilepsia, pero es demasiado pronto para saber si su memoria ha mejorado. Song señala que los investigadores prevén aplicarla a más personas en los próximos meses. Eventualmente, se puede desarrollar un dispositivo que detecte cuando el hipocampo no está codificando memoria a corto plazo en memoria a largo plazo de manera eficiente, y estimule para dar apoyo a este proceso.

Es increíble que el código de formación de memoria pueda predecirse de manera tan precisa, dice neurobiólogo Howard Eichenbaum, de la Universidad de Boston, en Massachusetts. Pero advierte que imitarlo podría ser difícil si las células CA1 están tan dañadas que no responden adecuadamente a la estimulación. Y agrega que debido a que el hipocampo es tan complejo y recibe información de muchas conexiones en el cerebro, estimularlo solo con la señal CA3 puede no ser suficiente.

Thomas McHugh, neurocientífico del Instituto de Ciencia del Cerebro RIKEN en Tokio, dice que ha estado siguiendo el trabajo del equipo durante años y se ha sorprendido constantemente de lo bien que ha funcionado el enfoque en modelos animales. “Los datos son convincentes, pero todavía me falta comprender”, dice. Muchas partes del cerebro están organizadas de maneras obvias: en la corteza motora, por ejemplo, estimular un lugar en particular hace que se mueva una parte específica del cuerpo. Pero no hay una organización así de obvia en el hipocampo, por lo que no está claro por qué la estimulación de ciertos lugares conduce a resultados predecibles.

Un equipo de la Universidad de Pennsylvania (Penn) en Filadelfia está usando un enfoque diferente para mejorar la memoria, que requiere una comprensión mucho menos detallada de cómo funciona el proceso.

El equipo aprovecha el hecho de que las habilidades de la memoria de las personas fluctúan con el tiempo en función de variables como la cantidad de cafeína que han consumido o si están bajo estrés. El equipo halló, nuevamente trabajando con personas con epilepsia, que estimulando una región llamada lóbulo temporal medio, que alberga el hipocampo, mejora la memoria que está funcionando mal. Pero cuando la memoria está funcionando bien, la estimulación la estorba.

En un estudio que presentaron en la reunión de Chicago, Daniel Rizzuto, neurocientífico de Penn, y sus colegas registraron la actividad cerebral de 28 personas mientras recordaban una lista de palabras. Usando esos patrones, los investigadores desarrollaron un algoritmo que predijo con gran exactitud si una persona se acordaría de una palabra dada. Al estimular el cerebro solo cuando una persona lee palabras que eran susceptibles de ser olvidadas, los investigadores pudieron aumentar el rendimiento hasta en 140%.

El psicólogo de Penn, Michael Kahana, dice que el equipo ha registrado el cerebro de unas 80 personas y está buscando la aprobación regulatoria para utilizar una serie de electrodos más precisa.

Aunque desde un punto de vista de la ciencia básica sería útil descubrir por qué la estimulación funciona tan bien, McHugh dice que puede valer la pena desarrollar terapias basadas en ella, incluso si no se entienden cabalmente, siempre y cuando se pueda demostrar que son seguras y efectivas.