La estimulación eléctrica sincronizada del cerebro mejora la memoria

La estimulación eléctrica sincronizada con precisión en el lado izquierdo del cerebro puede mejorar de manera fiable y significativa el rendimiento del aprendizaje y la memoria hasta en un 15 por ciento, según un estudio de un equipo de neurocientíficos de la Universidad de Pennsylvania, en Estados Unidos, publicado en 'Nature Communications'.

Según los autores de este trabajo, es la primera vez que se realiza esta conexión y es un gran avance hacia el objetivo de restaurar la memoria activa, un proyecto patrocinado por el Departamento de Defensa de Estados Unidos, cuyo objetivo es desarrollar tecnologías de próxima generación para mejorar la función de memoria en veteranos con pérdida de memoria.

"Nuestro estudio tiene dos aspectos novedosos, subraya el autor principal del artículo, Youssef Ezzyat, científico de datos sénior en el Departamento de Psicología de la Escuela de Artes y Ciencias de la Universidad de Pennsylvania. Desarrollamos un sistema para monitorizar la actividad cerebral y activar la estimulación de manera receptiva en función de la actividad cerebral del sujeto. También identificamos un nuevo objetivo para aplicar la estimulación, la corteza temporal lateral izquierda", ha asegurado Ezzyat.

En trabajos previos del equipo de Penn, dirigidos por Michael Kahana, profesor de Psicología e investigador principal del programa RAM, y Daniel Rizzuto, director de Neuromodulación Cognitiva, se enviaron pulsos eléctricos a intervalos regulares, independientemente del éxito de un sujeto en el aprendizaje. Por ejemplo, durante una tarea de recuerdo de recuperación libre, los autores presentaron palabras en una pantalla para que el paciente las aprendiera, y aplicaron estimulación cerebral por cada dos palabras en un esfuerzo por mejorar el resultado. En este caso, la estimulación no fue en respuesta a patrones específicos de actividad cerebral.

En el estudio actual, tomaron una táctica diferente, una que incluía monitorizar la actividad cerebral de un paciente en tiempo real durante una tarea. A medida que el paciente observaba e intentaba absorber una lista de palabras, un ordenador que rastreaba y registraba las señales cerebrales hacía predicciones basadas en esas señales y luego activaba un pulso eléctrico, a niveles seguros y sin que los participantes lo sintieran, cuando era menos probable que recordara la nueva información.

"Durante cada palabra nueva que veía el paciente, el sistema registraba y analizaba la actividad cerebral para predecir si el paciente la había aprendido de manera efectiva. Cuando el sistema detectó un aprendizaje ineficaz, eso desencadenó la estimulación, cerrando el ciclo", ha explicado Ezzyat. Después de que se desactivara la estimulación, el sistema volvería a escuchar la actividad cerebral del sujeto, esperando la siguiente oportunidad apropiada para generar el pulso.

Estimulación personalizada

El estudio involucró a 25 pacientes neuroquirúrgicos que recibieron tratamiento para la epilepsia. Los pacientes participaron en clínicas en todo el país, incluidos el Hospital de la Universidad de Pennsylvania, el Hospital Universitario Thomas Jefferson, la Universidad de Texas Southwestern, el Hospital Universitario Emory, el Centro Médico Dartmouth-Hitchcock y la Clínica Mayo. A todos los sujetos ya se les habían implantado electrodos en el cerebro como parte del tratamiento clínico de rutina para la epilepsia.

Para construir los modelos que usaban la actividad cerebral para hacer predicciones, cada participante realizó la tarea de recuperación libre de recuerdos durante al menos tres sesiones de 45 minutos antes de que el equipo de Penn introdujera cualquier estimulación de ciclo cerrado; las sesiones múltiples aumentaron la confianza de que la actividad cerebral vinculada al aprendizaje ineficaz reflejaba un patrón verdadero en lugar de un fallo accidental. Luego, los pacientes participaron en al menos una sesión de estimulación cerebral.

"Al desarrollar modelos de aprendizaje automático personalizados y específicos para el paciente. Podíamos programar nuestro estimulador para administrar pulsos solo cuando se predijo que la memoria fallaría, dando a esta tecnología la mejor posibilidad de restaurar la función de la memoria. Esto fue importante porque sabíamos por trabajos anteriores que la estimulación del cerebro durante los periodos de buen funcionamiento era probable que empeorara la memoria", ha señalado Kahana.

Con este hallazgo, el proyecto RAM de cuatro años se acerca más a un sistema de estimulación y monitorización neural completamente implantable. Los investigadores creen que existe un gran potencial para beneficios terapéuticos de esta estimulación, particularmente para las personas con lesión cerebral traumática y enfermedad de Alzheimer. "Ahora sabemos con más precisión dónde estimular el cerebro para mejorar la memoria en pacientes con trastornos de la memoria, así como cuándo estimularla para maximizar el efecto", ha precisado Rizzuto.

"Ahora podemos monitorizar cuándo el cerebro parece estar desviándose y utilizar la estimulación para corregir la trayectoria. Este hallazgo requirió un esfuerzo increíble no solo de los investigadores, sino también de nuestros pacientes, que estaban extraordinariamente dedicados a participar en este proyecto para que otros pudieran recibir ayuda", ha afirmado el investigador del estudio clínico Michael Sperling, del Hospital Universitario Thomas Jefferson.