Los recuerdos son quisquillosos. He estado recorriendo el Atlántico canadiense durante las últimas tres semanas, y mi recuerdo del viaje (fechas, lugares, comidas, aventuras) ya no coincide con los pines en Google Maps o las entradas del diario. Mi cerebro estaba aprendiendo nuevas experiencias y codificando recuerdos, pero no lo suficientemente fuerte como para durar ni una semana.
La retención de la memoria empeora con la edad. Para las personas con lesiones cerebrales, como un accidente cerebrovascular o un trauma físico en el cerebro, la discapacidad puede ser completamente debilitante. ¿Qué pasaría si hubiera una manera de aumentar artificialmente la capacidad del cerebro para retener recuerdos?
La idea suena como un Espejo Negro episodio. Pero este mes, un nuevo estudio in Fronteras en la neurociencia humana proporcionó algunas de las primeras pruebas de que una "prótesis de memoria" es posible en humanos. La prótesis no es un dispositivo; más bien, es una serie de electrodos implantados dentro del hipocampo, una estructura enterrada en lo profundo del cerebro que es fundamental para los recuerdos episódicos, que codifica el cuándo, dónde y qué de nuestras experiencias diarias.
La configuración se basa en una visión absolutamente poco romántica de la memoria. En lugar de las olas de ricas, detalladas, recuerdos emocionales que inundan nuestros cerebros, sostiene que los recuerdos son simplemente señales eléctricas generadas por una autopista neuronal bien regulada dentro del hipocampo. Si podemos capturar estas señales mientras una persona está aprendiendo, entonces, en teoría, podríamos reproducir las grabaciones en el cerebro, en forma de descargas eléctricas, y potencialmente aumentar esa memoria en particular.
El equipo se basó en su trabajo anterior de ingeniería de prótesis de memoria. En personas con epilepsia, demostraron que al reintroducir señales neuronales que codifican un tipo de memoria en una tarea específica, los zaps aumentaron el recuerdo en más del 50 por ciento.
El estudio involucró a una pequeña cohorte. Pero increíblemente, aquellos que sufrieron pérdida de memoria previa mostraron las mejores mejoras.
Para ser claros, el equipo no desarrolló una cámara de video para la memoria. El sistema imita parcialmente el proceso normal del hipocampo para la codificación y recuperación de la memoria, que puede ser notoriamente subjetivo y algo poco confiable. Una prótesis de memoria similar podría no funcionar bien en el mundo real, donde estamos constantemente bombardeados con nuevas experiencias y recuerdos.
Dicho esto, el estudio muestra una forma de ayudar a las personas con demencia, Alzheimer u otras causas de pérdida de memoria a retener fragmentos de sus vidas que de otro modo podrían perderse.
"Es un vistazo al futuro de lo que podríamos hacer para restaurar la memoria". dijo Dr. Kim Shapiro de la Universidad de Birmingham, que no participó en el estudio, para MIT Technology Review.
¿Cómo Funciona?
Todo se reduce a los pulsos eléctricos que rodean el hipocampo y dentro de él.
Acerquémonos. El hipocampo, una estructura con forma de caballito de mar, a menudo se describe como un centro monolítico para los recuerdos. Pero, inserte la analogía de la comida, en lugar de un bloque uniforme de queso, es más como una salsa de queso de varias capas, con pulsos eléctricos que fluyen a través de diferentes capas a medida que codifica, retiene y recupera recuerdos.
Para la prótesis de memoria, el equipo se centró en dos regiones específicas: CA1 y CA3, que forman un circuito neuronal altamente interconectado. Décadas de trabajo en roedores, primates y humanos han señalado esta autopista neuronal como el quid de la codificación de los recuerdos.
Los miembros del equipo, dirigidos por los Dres. Dong Song de la Universidad del Sur de California y Robert Hampson de la Escuela de Medicina de Wake Forest, no son ajenos a las prótesis de memoria. Con el "bioingeniero de la memoria", el Dr. Theodore Berger, que ha trabajado en el secuestro del circuito CA3-CA1 para mejorar la memoria durante más de tres décadas, el equipo soñado tuvo su primer éxito en humanos en 2015.
La idea central es simple: replicar las señales del hipocampo con un reemplazo digital. No es una tarea fácil. A diferencia de los circuitos de computadora, los circuitos neuronales no son lineales. Esto significa que las señales a menudo son extremadamente ruidosas y se superponen en el tiempo, lo que refuerza o inhibe las señales neuronales. Como dijo Berger en ese momento: “Es una caja negra caótica”.
Para descifrar el código de la memoria, el equipo elaboró dos algoritmos. El primero, llamado modelo de decodificación de memoria (MDM), toma un promedio de los patrones eléctricos en varias personas a medida que forman recuerdos. El otro, llamado multi-entrada, multi-salida (MIMO), es un poco más sofisticado, ya que incorpora patrones eléctricos de entrada y salida, es decir, el circuito CA3-CA1, e imita esas señales tanto en el espacio como en el tiempo. En teoría, impulsar ambas señales eléctricas basadas en MDM y MIMO en el hipocampo debería impulsarlo.
En una serie de experimentos, primero en ratas y monos, A continuación, en humanos sanos, el equipo descubrió que sus prótesis de memoria podían mejorar la memoria cuando los circuitos neuronales se interrumpían temporalmente, como con las drogas. Pero pasar por alto los circuitos dañados no es suficiente: lo que querían era una prótesis de memoria real que pudiera reemplazar el hipocampo si está dañado.
A Whole New World
El nuevo estudio se benefició de un valioso recurso de neurociencia: personas con epilepsia a las que se les implantaron electrodos en regiones del cerebro relacionadas con la memoria. Los implantes, en lo profundo del cerebro, ayudan a los neurocirujanos a rastrear el origen de las convulsiones de las personas. Entre los 25 participantes seleccionados, algunos no presentaban otros síntomas aparte de la epilepsia, mientras que otros tenían lesiones cerebrales de leves a moderadas.
Aquí está la prueba. A los participantes se les mostró una imagen en una pantalla, luego, después de un retraso, se les mostró la misma imagen con hasta siete alternativas diferentes. Su objetivo era elegir la imagen familiar. Cada participante realizó rápidamente entre 100 y 150 intentos, durante los cuales se registró la actividad de su hipocampo para capturar su memoria a corto plazo.
Después de al menos 15 minutos, a los participantes se les mostraron 3 imágenes y se les pidió que clasificaran la familiaridad de cada una. Es una tarea complicada: una era una imagen de muestra del juicio, otra una alternativa que parecía familiar y una nunca antes vista. Esto estaba destinado a capturar su memoria a largo plazo.
Avance rápido. Un día, entre la extracción de los electrodos, los participantes se sometieron a otra ronda de pruebas de memoria similares a las anteriores. Algunas personas recibieron estimulación eléctrica basada en sus propias señales neuronales, procesadas por el algoritmo MDM o MIMO. Otros fueron zapping con pulsos aleatorios. El último grupo no recibió estimulación alguna.
En general, estimular los cerebros de las personas con epilepsia mejoró el rendimiento de la memoria en aproximadamente un 15 por ciento. Los pulsados con MDM, que utiliza las señales eléctricas promediadas, tuvieron un mísero aumento del 13.8 por ciento. Por el contrario, el modelo MIMO, que imita las señales neuronales de cada hipocampo, mejoró su rendimiento en un 36 por ciento.
“Independientemente de la función de la memoria de referencia (deteriorada frente a normal), el modelo MIMO produce al menos el doble de facilitación en comparación con el modelo MDM”, dijo el equipo.
El largo camino por delante
Si bien es prometedor, el estudio es solo el siguiente pequeño paso hacia una prótesis de hipocampo. Debido a que a los participantes se les quitaron los electrodos después de la segunda prueba, no sabemos si los efectos duraron, ni por cuánto tiempo, o si es necesaria una estimulación continua.
Si bien una prótesis de memoria podría beneficiar a las personas con Alzheimer, se deben resolver muchos más detalles. La configuración de electrodos aquí es relativamente tosca: ¿sería posible un microarreglo o un dispositivo no invasivo? Si es así, ¿debe estar encendido el dispositivo las 24 horas del día, los 7 días de la semana? Después de todo, no recordamos todos nuestros recuerdos: hay una especie de "purga" sináptica que se cree que ocurre durante el sueño.
Por ahora, la tecnología está lejos de estar lista para su uso clínico. Pero es un vistazo de lo que podría ser. Como mínimo, el estudio muestra que, de forma similar a un cerebro controlado extremidad protésica, un chip de memoria no es imposible para las personas que más lo necesitan.
