Innovación en Neurociencia: Un Prostético Cerebral para Mejorar la Memoria

“Nuestro objetivo es crear una intervención que pueda restaurar la función de memoria perdida debido a enfermedades como el Alzheimer, accidentes cerebrovasculares o lesiones en la cabeza”

- Brent Roeder, neurocientífico de la Escuela de Medicina de WFU.

18/2/2024

El desarrollo de tecnologías para mejorar la memoria ha sido un campo de intensa investigación en neurociencia. Recientemente, un equipo de investigadores de la Universidad de Wake Forest (WFU) y la Universidad del Sur de California (USC) ha presentado un sistema prostético cerebral capaz de 'hackear' las vías de la memoria del cerebro para mejorar el recuerdo de memorias específicas. Este sistema, que se basa en la estimulación eléctrica y magnética del cerebro, ha demostrado ser capaz de ayudar a las personas a recordar imágenes particulares con mayor facilidad.

La investigación se llevó a cabo con 14 adultos que padecían epilepsia y que ya tenían electrodos implantados en el cerebro para localizar los epicentros de sus convulsiones. Estos implantes proporcionaron una plataforma única para estudiar la estimulación eléctrica cerebral. En 2018, el equipo de investigadores utilizó estos implantes para 'escribir' códigos de información en el hipocampo, la región del cerebro donde se almacenan las memorias. Estos códigos eléctricos estaban diseñados para emular un patrón de actividad neural asociado con el recuerdo de información.

En esta ocasión, los investigadores han ido un paso más allá, utilizando un modelo computacional para observar la actividad cerebral de una persona e identificar qué patrones se alinean con la memoria de imágenes específicas. Durante una prueba de memoria visual, este modelo generó patrones de estimulación para cada individuo, vinculados a la memorización de imágenes de animales, edificios, plantas, herramientas y vehículos. Cuando estos 'códigos' neurales se reintroducían artificialmente en el hipocampo, los participantes del estudio mejoraban en la tarea de emparejar imágenes previamente observadas desde la memoria en aproximadamente un 22% de los casos.

Este avance no solo destaca una técnica innovadora de neuroestimulación para mejorar la memoria, sino que también demuestra que la estimulación de la memoria no se limita a un enfoque general, sino que también puede aplicarse a información específica crítica para una persona. Los resultados más pronunciados se observaron en participantes con memoria deteriorada, donde la precisión aumentó casi al 38% cuando se estimulaban ambos hemisferios del cerebro.

Algo Curioso

La idea de mejorar o restaurar la memoria mediante la estimulación cerebral directa puede parecer sacada de una novela de ciencia ficción, pero los avances en neurociencia y tecnología están convirtiendo esta posibilidad en una realidad tangible, con el potencial de transformar el tratamiento de trastornos de la memoria y mejorar la calidad de vida de millones de personas en todo el mundo.

Desafíos y Potencial de la Estimulación Cerebral en la Recuperación de Memorias

La posibilidad de mejorar o restaurar la memoria mediante la estimulación cerebral abre nuevas vías para el tratamiento de condiciones que afectan la memoria, como el Alzheimer, lesiones cerebrales y accidentes cerebrovasculares. Sin embargo, la aplicación de esta tecnología enfrenta múltiples desafíos. Uno de los principales es la necesidad de refinar el modelo utilizado para generar los códigos de estimulación, asegurando que estos sean lo suficientemente específicos para mejorar el recuerdo de memorias particulares sin afectar otras funciones cerebrales.

Los investigadores observaron que la estimulación basada en el modelo de decodificación de memoria (MDM) alteraba significativamente el reconocimiento de memoria en un 22.4% de los casos, y hasta en un 37.9% en pacientes con memoria deteriorada que recibieron estimulación bilateral. Esto indica que la estimulación basada en MDM tiene el potencial de modificar significativamente la memoria. Sin embargo, la especificidad de los códigos generados por el MDM para categorías nominales de imágenes no fue tan precisa como se deseaba, lo que sugiere que la mejora en la composición de las imágenes utilizadas por el modelo MDM podría reducir la superposición de categorías.

Hacia un Futuro con Prostéticos de Memoria Personalizados

Además, la investigación destaca la complejidad de codificar y recuperar información básica en el hipocampo y plantea la posibilidad de que los patrones de memoria de un individuo puedan utilizarse para estimular la memoria en otro. Si esto resulta ser posible, sugeriría que el sistema prostético de memoria está 'escribiendo' un código de memoria en el cerebro, en lugar de 'reforzar' un código ya presente.

El desarrollo de prostéticos cerebrales para la memoria representa un avance prometedor en neurociencia y medicina regenerativa. La capacidad de alterar la retención de información específica en sujetos humanos mediante la estimulación del hipocampo con patrones fijos de espacio-temporales abre la puerta a nuevas estrategias para tratar trastornos de la memoria. La estimulación del MDM alteró la memoria en casi un cuarto de las instancias, con una proporción de casi 2 a 1 en el aumento frente a la disminución de la memoria en todos los pacientes cuando se utilizó la estimulación de coincidencia, y una proporción de 9 a 2 en pacientes con memoria deteriorada que recibieron estimulación bilateral.

Estos resultados indican que la estimulación del modelo MDM puede beneficiar a pacientes con memoria deteriorada, pero se necesita un refinamiento en la formación del modelo MDM y la precisión de los códigos derivados antes de que este enfoque esté listo para usarse en un prostético neural. Las direcciones futuras para este trabajo se centrarán en examinar la eficacia de la estimulación no coincidente, la influencia de características de imagen no específicas de la categoría que pueden compartirse entre categorías, y si es posible "transferir" patrones de estimulación entre sujetos.

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