Un primer paso hacia una prótesis para la memoria

Los investigadores han desarrollado el primer dispositivo protésico de memoria: un implante neural que, en ratas, restauró la función cerebral perdida y mejoró la retención de la memoria a corto plazo. Si bien las pruebas en humanos son todavía un objetivo lejano, el implante proporciona evidencia de que el complejo código neuronal del cerebro se puede interpretar y reproducir para mejorar la función cognitiva.

Chip de memoria: El pequeño chip en el centro de este implante utiliza un algoritmo para transformar las señales neuronales entrantes en impulsos salientes que pueden ayudar a la memoria en ratas. Los investigadores esperan que el implante sea el primer paso hacia una prótesis de memoria para humanos.

El dispositivo, que consta de un chip diminuto y un conjunto de 32 electrodos, combina matemáticas y neurociencia. En esencia, hay un algoritmo que descifra y replica el código neuronal que una capa del cerebro envía a otra. La función restaurada por el implante es limitada: las ratas pudieron recordar cuál de las dos palancas habían presionado. Pero sus creadores creen que un dispositivo con el mismo principio podría usarse algún día para mejorar la memoria en personas que sufren un derrame cerebral, demencia u otro daño cerebral.



Neurofisiólogo de la Universidad de Wake Forest Samuel Deadwyler primero entrenó a las ratas para presionar dos palancas diferentes en sucesión. Los animales aprendieron a presionar una palanca cuando se les presentó y luego, después de un tiempo, recordaron cuál habían presionado y eligieron la otra la segunda vez. Mientras las ratas realizaban la tarea, dos juegos de electrodos diminutos registraban la actividad de neuronas individuales en los lados derecho e izquierdo del hipocampo, un área del cerebro que consolida la memoria a corto plazo procesando la información a medida que pasa a través de múltiples capas. Un conjunto de 16 electrodos, ocho a la derecha, ocho a la izquierda, monitoreó las señales enviadas desde las neuronas en un área del hipocampo llamada capa CA3, y otros 16 monitorearon las señales procesadas recibidas por las neuronas en la capa CA1.

Juntos con Theodore Berger , ingeniero biomédico y neurocientífico de la Universidad del Sur de California, Deadwyler caracterizó el patrón de actividad neuronal asociado con una respuesta correcta, el patrón que indica la formación de una memoria sólida a corto plazo. Los investigadores estimularon los nervios en el mismo patrón y volvieron a probar a las ratas. Esta vez, los animales cometieron menos errores y pudieron recordar qué palanca presionar incluso después de retrasos más largos. Cuando los investigadores dieron un paso más y previnieron la formación de la memoria con un fármaco que bloquea los nervios, descubrieron que las ratas aún podían recordar qué palanca presionar si eran estimuladas con el patrón de impulso neural.

Es una demostración emocionante de las capacidades que tenemos ahora, no solo de leer la actividad neuronal del cerebro, sino también de manipularla, dice Charles Wilson , neurocientífico y profesor emérito de la Universidad de California en Los Ángeles, que no participó en la investigación. Con suerte, esto podría ser clínicamente útil en el futuro.

Parte del desafío al crear la prótesis fue desarrollar un dispositivo que finalmente pudiera ayudar a recordar muchos tipos de recuerdos. Eso requirió aprender a replicar las actividades del hipocampo. En lugar de almacenar recuerdos específicos, el hipocampo los transmite a la memoria a largo plazo del cerebro y los traduce a una forma que la memoria a largo plazo puede almacenar. De manera similar, el algoritmo no almacena ejemplos específicos —cómo cepillarse los dientes, cómo encontrar el camino a casa— sino que crea un conjunto de reglas muy similares a las que podría usar un programa de reconocimiento de voz para traducir un idioma a otro. No estamos tratando de entender el idioma, dice Berger. Más bien, sobre la base de lo que escuchamos, ¿podemos traducir algo del ruso al chino sin conocer a ninguno de los dos?

Berger y Deadwyler ahora están trabajando para aumentar la cantidad de neuronas que pueden monitorear y para llevar su investigación a primates no humanos, los próximos pasos en el largo viaje hacia el desarrollo de un implante humano. Ya tenemos la tecnología y la capacidad para registrar y estimular una sola neurona en humanos; los ingredientes ya están ahí, dice Wilson. Y el hecho de que se pueda hacer en animales me sugiere que algo similar se podría hacer en humanos.

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