La codificación de la memoria en pacientes con deterioro de esa función podría facilitar la recuperación de contenidos específicos y ofrecería un método de estimulación para una futura prótesis neural implantable capaz de mejorar la memoria humana.

El artículo que publica la revista Frontiers in Computational Neuroscience (FCC) * aborda los patrones estáticos de estimulación neural derivados por medio de un modelo aplicado a los propios códigos neurales de la memoria con el fin de modificar su desempeño específico.

El deterioro cognitivo
La enfermedad de Alzheimer y la demencia constituyen un problema importante de salud pública que en el mundo afecta a más de 50 millones de personas. 

Hasta la fecha, no hay cura y son muy pocos los tratamientos efectivos para frenar el deterioro cognitivo asociado a las enfermedades de Alzheimer y Parkinson, la epilepsia, los eventos cerebrovasculares, los traumatismos craneoencefálicos y otros trastornos neurológicos. Por tal causa, los autores explican en su trabajo que pese a ser el deterioro de la memoria uno de los síntomas más angustiosos de la enfermedad de Alzheimer y la demencia asociada a la edad, los recuerdos tienen distintos niveles de importancia, tanto por la valoración que hace de ellos cada persona o por la trascendencia de la información que albergan. 

En este sentido, opinan, la facilitación de la memoria en función del contenido ofrece la posibilidad futura de estimular selectivamente los recuerdos especialmente importantes por su valor o urgencia.

Antecedentes del estudio 
Los investigadores utilizaron en un trabajo anterior una técnica de estimulación en circuitos cerrados para “escribir” un algoritmo con códigos de información en el hipocampo que imitaba la activación de sus neuronas con el objeto de reforzar la actividad asociada que la memoria generaba en esos códigos de información. 

En el trabajo de FCC, derivaron códigos estáticos para contenido específico con un Modelo de Descodificación de la Memoria (MDM) de la activación neural centrada en regiones específicas del hipocampo; a continuación, para estimular y mejorar el desempeño, los aplicaron a la fase de codificación de una tarea de memoria de corto plazo con coincidencia diferida con la muestra (CDM).

Coincidencia visual
El estudio comprendió 14 sujetos adultos seleccionados entre grupos de pacientes con epilepsia focal refractaria en quienes se realizaba control y localización de las crisis mediante una evaluación quirúrgica, con implantes intracraneales profundos en el hipocampo y otros sectores del encéfalo. 

La evaluación incluía un videoanálisis electroencefalográfico a largo plazo, no invasivo, estudios preoperatorios de resonancia magnética y valoraciones neuropsicológicas. 

La tarea de CDM con estímulos clasificables consistió en mostrar imágenes sucesivas sobre una pantalla táctil tras la observación de una de muestra y señalar la coincidencia cuando se reproducía nuevamente la primera.

Registro en el hipocampo
La investigación aisló e identificó formas de onda del potencial de acción extracelular de una sola neurona para la selección en línea y fuera de línea de las descargas de unidades aisladas.

Cada sesión de registro consistió en el entrenamiento de la CDM durante 150 ensayos con  la intención de alcanzar un mínimo de 100 exitosos para utilizarlos en la generación de modelos y lograr al menos 20 para cada categoría de imágenes. 

El MDM correlacionó las predicciones de la actividad neuronal de una región del hipocampo  con las categorías de las imágenes de la prueba y produjo un patrón de estimulación para cada una y cada paciente. 

La estimulación eléctrica suministrada a las regiones específicas del hipocampo facilitó la memoria de las imágenes de la tarea de CDM durante un ejercicio de reconocimiento tardío que también incluyó figuras de control que no pertenecían a la primera. 

En todos los sujetos evaluados, el desempeño tras la estimulación mejoró más del 20% en todas las combinaciones de pacientes y categorías. Entre quienes adolecían alteración de la memoria que había recibido estimulación bilateral, se observaron cambios significativos cercanos al 38%.

La modificación del rendimiento de la memoria dependía del estado de la función; es decir, si estaba intacta o alterada o si la aplicación de la estimulación era bilateral o unilateral. 

Los autores dan cuenta de un aumento importante del rendimiento en casi la totalidad de los sujetos con memoria alterada que recibieron estimulación bilateral.

Conclusiones e implicancias 
La alteración considerable de los resultados de la tarea de reconocimiento  retardado posterior a la estimulación -en particular en los pacientes con deterioro de la memoria- indica claramente que la estimulación basada en MDM podría utilizarse para modificar de manera significativa esta función.

Los autores consideran que la obtención de códigos estáticos para contenido informativo específico en una tarea de memoria visual constituye un gran desafío del que remarcan la importancia de la asociación de las imágenes con el contenido de la memoria, relación que los investigadores pretenden se establezca. En esta línea, aclaran, se ha demostrado que para una persona la ubicación del contenido dentro de una imagen contribuye a la atención y la importancia potencial de una parte de ella. 
Por ejemplo, en una imagen de una casa con un árbol, para los investigadores el foco principal podría centralizarse en la casa pero la posición del árbol en otras imágenes podría afectar el reconocimiento. 

La incidencia de los componentes de la imagen también podría afectarse por la edad del paciente, sus experiencias previas y el interés por los elementos que se muestran, entre otros factores. El nivel de abstracción del contenido de la memoria también sería un factor determinante.

Los resultados del estudio indican que la estimulación del hipocampo con patrones fijos es un enfoque viable para alterar la retención de contenidos específicos de información en sujetos humanos. La estimulación con el MDM trastornó la memoria en casi una cuarta parte de los casos. 

Persisten numerosos interrogantes sobre la dirección de investigaciones futuras; el artículo destaca si será posible aplicar códigos de estimulación derivados de un paciente a otro. 

Los autores aclaran que a continuación del estudio publicado en FCC, examinarán la activación neural para otras categorías, como el color u otros elementos de base, con el fin de determinar su influencia y la posibilidad de “transferir” patrones de estimulación entre diferentes sujetos.

Señalan además, que es necesario determinar si la estimulación mediante MDM “escribe” un nuevo código de memoria o refuerza los que ya están presentes. Cada una de estas preguntas suponen que impulsarán la investigación hasta el punto de desarrollar una prótesis de memoria con características generales de codificación comunes a todos los pacientes, pero lo suficientemente concretas como para facilitar la retención de contenidos específicos.

* Frontiers in Computational Neuroscience 
Developing a hippocampal neural prosthetic to facilitate human memory encoding and recall of stimulus features and categories
Brent M. Roeder, Xiwei She, Alexander S. Dakos, Bryan Moore, Robert T. Wicks, Mark R. Witcher, Daniel E. Couture, Adrian W. Laxton, Heidi Munger Clary, Gautam Popli, Charles Liu, et al.
8 de febrero, 2024
https://doi.org/10.3389/fncom.2024.1263311