El ‘marcapasos’ cerebral te ayuda a recordar solo lo que podrías haber olvidado
Imagínese si su cerebro fuera estimulado eléctricamente cuando intenta aprender algo nuevo, ya sea el nombre de una persona o la contraseña de su correo electrónico número 15. Esta pequeña descarga eléctrica estimula las neuronas para que actúen y las concentren, lo que aumenta la probabilidad de que pueda recordar información cuando la necesite.
Este tipo de dispositivo neuronal implantable ya no es pura ciencia ficción, ni un episodio de Black Mirror. Los científicos han desarrollado un dispositivo que alimenta el cerebro con electricidad cuando parece estar en riesgo de olvidar nueva información. La tecnología, que combina una técnica llamada estimulación cerebral profunda (DBS) con monitoreo en tiempo real de la actividad neuronal, mejoró el desempeño de los participantes en tareas de memoria en un 15 por ciento.
En DBS, la corriente eléctrica se envía al cerebro a través de electrodos implantados en lugares estratégicos. El dispositivo ayuda a controlar los temblores en personas con enfermedad de Parkinson y a detener las convulsiones en personas con epilepsia grave. Los científicos ahora están explorando si DBS podría incluso ayudar a tratar la enfermedad de Alzheimer. Pero las primeras investigaciones sobre los efectos de DBS en la memoria tuvieron resultados mixtos: algunas pruebas mejoraron el rendimiento, mientras que otras causaron deterioro.
Los diferentes resultados parecen depender en gran medida de dónde y cuándo se produce el estímulo. En el nuevo estudio, publicado en Nature Communications, el autor principal Michael Kahana quiere dejar que la propia actividad del cerebro guíe la estimulación. «He estado estudiando la electrofisiología de los procesos de la memoria durante muchos años y, en mi opinión, [we should] Use las señales eléctricas del cerebro que predicen una buena memoria para enseñarnos cómo estimular el cerebro», dijo Kahana, profesora de psicología en la Universidad de Pensilvania.
El equipo de Kahana primero tuvo que determinar cómo luce una buena función de memoria. Para ello, los investigadores reclutaron a 25 pacientes con epilepsia a los que se les implantaron electrodos en el cerebro para controlar sus convulsiones. Los investigadores utilizaron electrodos para medir la actividad neuronal mientras los pacientes memorizaban listas de palabras. Luego compararon la actividad cerebral de las palabras que los pacientes recordaron correctamente con las palabras que olvidaron. La actividad en un área del cerebro llamada corteza temporal lateral, que es parte de la red de memoria central, parece predecir si un paciente recordará la palabra más adelante.
Luego, los investigadores desarrollaron un software que podría decir en tiempo real si la actividad en esta parte del cerebro es la más adecuada para la memoria. Si el software detecta que el cerebro está en un estado de aprendizaje deficiente, activa un pequeño pulso eléctrico para estimular el área. La corriente en DBS suele ser constante, pero este sistema de circuito cerrado actúa más como un marcapasos, ya que administra descargas al cerebro solo cuando se necesita estimulación. «Estamos induciendo actividad neuronal en la red de memoria central en un momento en que la red está tranquila, pero no debería estarlo», dijo Kahana.
Si bien el estudio se realizó en pacientes sin problemas de memoria, crece la esperanza de que el uso de DBS para tratar la demencia, especialmente porque los ensayos clínicos del fármaco más prometedor para el Alzheimer siguen siendo decepcionantes. «Creo que este es un hallazgo muy emocionante», dijo Gwenn Smith, profesora de psiquiatría y ciencias del comportamiento en la Universidad Johns Hopkins que no participó en el trabajo. «Este estudio es metodológicamente elegante y tiene un gran potencial para tratar los trastornos de la memoria».
Itzhak Fried, profesor de neurocirugía en UCLA que tampoco participó en el estudio, está de acuerdo en que los hallazgos son prometedores, pero le gustaría ver más evidencia del impacto clínico. «En principio, alguna estimulación del cerebro basada en neurorretroalimentación tiene ventajas sobre la DBS estándar, que es una calle de un solo sentido. Sin embargo, ¿este enfoque produce mejores resultados? Queda por ver».
Andrés Lozano, catedrático de neurocirugía de la Universidad de Toronto, quien ha realizado múltiples ensayos clínicos con Smith usando DBS en pacientes con Alzheimer, dijo que las ventajas de usar estimulación intermitente versus continua dependen del resultado esperado. «Los circuitos cerrados son para cosas que suceden en un corto período de tiempo (segundos). Si estás interesado en cosas que suceden en días o años, no está del todo claro que los circuitos cerrados sean los más beneficiosos», dijo.
En un ensayo realizado por Lozano y Smith, los pacientes con enfermedad de Alzheimer mayores de 65 años que recibieron DBS experimentaron menos deterioro cognitivo al año que los pacientes que no recibieron DBS. La DBS también condujo a un mayor metabolismo de la glucosa en el cerebro, lo que Lozano dijo que era un sello distintivo de una mejor función neuronal. Otro estudio en ratones mostró que DBS redujo la presencia de placas amiloides y ovillos tau en el cerebro, características neurológicas de la enfermedad de Alzheimer que se cree que son responsables de la neurodegeneración. «Si el objetivo es retrasar la progresión de la enfermedad de Alzheimer, es posible que necesitemos una estimulación continua», dijo Lozano. «Estamos aprovechando los mecanismos de crecimiento y reparación endógenos del cerebro, y la estimulación puede movilizar esos mecanismos».
Otros investigadores esperan llevar los implantes cerebrales un paso más allá. Los científicos de la Universidad del Sur de California y la Universidad de Wake Forest están tratando de crear una «prótesis de memoria» que genera señales eléctricas asociadas con los recuerdos y las envía al cerebro. Usando electrodos, computadoras y modelos matemáticos complejos, están trabajando para decodificar la actividad cerebral durante el aprendizaje y la memoria para recrear señales cuando se olvidan. Hasta ahora, los científicos han logrado crear señales relacionadas con la memoria a partir de la actividad de aprendizaje en ratones y monos, pero no han probado la técnica en humanos.
Mientras tanto, los sistemas de estimulación de circuito cerrado se están convirtiendo en una realidad. NeuroPace ofrece dispositivos aprobados por la FDA para el tratamiento de la epilepsia. Los implantes detectan la actividad en el cerebro que predice las convulsiones y luego envían impulsos eléctricos para detener las convulsiones de inmediato.
Si bien la investigación hasta la fecha ha girado en torno a mejorar la memoria en los pacientes, la idea de mejorar la cognición para aquellos de nosotros que solo necesitamos un pequeño impulso no se queda atrás. Bryan Johnson, director ejecutivo de la empresa de neurotecnología Kernel, ha dicho que este tipo de prótesis cerebrales podrían algún día mejorar la cognición en todos nosotros.
Fried, neurocirujano de la UCLA, descarta la idea de utilizar la estimulación cerebral profunda para algo tan trivial como recordar un nombre en un cóctel. «Esta es una técnica invasiva diseñada para tratar lesiones y aliviar el dolor en pacientes neurológicos y es un procedimiento médico que debe ser guiado y regulado por estrictos estándares clínicos», escribió.
Sin embargo, Kahana está más abierta a la idea. «Creo que a mucha gente le preocupa que las tecnologías invasivas sean demasiado arriesgadas como para imaginar un despliegue a gran escala. Puede imaginarse a la gente renuente a someterse a una cirugía cerebral para obtener dispositivos que puedan mejorar su función cognitiva», dijo. «Pero la cirugía cerebral con esta tecnología es cada vez más segura cada año. [One day] Las llamadas técnicas invasivas pueden volverse de bajo riesgo [so] Ya ni siquiera los consideramos invasivos. La cirugía estética es una rutina tediosa, y también lo es el LASIK. Puede tomar algún tiempo acostumbrarse a la idea de una cirugía cerebral electiva. ¿Quién quiere ir primero?
