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Los investigadores. Imagen: C. Grassi. Fuente: Oficina de Investigación Naval.
Investigadores de la Escuela de Medicina de la Universidad Católica de Roma (Italia) han incrementado significativamente la memoria y el rendimiento mental de ratones de laboratorio a través de la estimulación eléctrica.
El estudio, patrocinado por la Oficina de Investigación Naval estadounidense, implicó el uso de estimulación transcraneal directa actual, o tDCS (por sus siglas en inglés), en los ratones. Se trata de una técnica no invasiva para la estimulación cerebral, que se aplica utilizando dos pequeños electrodos colocados en el cuero cabelludo, provocando ráfagas cortas de corrientes eléctricas de muy baja intensidad.
"Además de mejorar potencialmente la ejecución de tareas de marineros y militares", dice Clark Troyer, militar al mando de la Oficina, "la comprensión de cómo funciona esta técnica bioquímicamente puede conducir a avances en el tratamiento de enfermedades como el trastorno de estrés post-traumático, la depresión y la ansiedad, que afectan al aprendizaje y la memoria en individuos sanos por lo demás".
Las implicaciones de esta investigación también tienen un gran potencial para fortalecer el aprendizaje y la memoria, tanto en personas sanas como en personas con deficiencias cognitivas como el Alzheimer.
"Ya tenemos resultados prometedores en modelos animales de la enfermedad de Alzheimer", dice Claudio Grassi, que lidera el equipo de investigación, en la nota de prensa de la Oficina. "En un futuro cercano, vamos a continuar con esta investigación y extender los análisis de tDCS a otras áreas y funciones del cerebro."
Después de exponer los ratones a sesiones individuales de tDCS de 20 minutos, los investigadores observaron signos de mejora de la memoria y la plasticidad cerebral (la capacidad de formar nuevas conexiones entre las neuronas en el aprendizaje de nueva información), que duraron al menos una semana. Este impulso intelectual se observó en la mejora del rendimiento de los ratones durante pruebas de navegación por un laberinto de agua y otras en las que tenían que distinguir entre objetos conocidos y desconocidos.
Utilizando los datos recogidos en las sesiones, el equipo de Grassi descubrió un aumento de la plasticidad sináptica en el hipocampo, una región del cerebro crucial para el procesamiento y almacenamiento de la memoria.
Aunque la tDCS se ha utilizado durante años para tratar a los pacientes que sufren enfermedades tales como derrame cerebral, depresión y trastorno bipolar, hay pocos estudios que apoyen una relación directa entre ella y la mejora de la plasticidad, lo cual hace más singular el trabajo de Grassi.
El estudio, patrocinado por la Oficina de Investigación Naval estadounidense, implicó el uso de estimulación transcraneal directa actual, o tDCS (por sus siglas en inglés), en los ratones. Se trata de una técnica no invasiva para la estimulación cerebral, que se aplica utilizando dos pequeños electrodos colocados en el cuero cabelludo, provocando ráfagas cortas de corrientes eléctricas de muy baja intensidad.
"Además de mejorar potencialmente la ejecución de tareas de marineros y militares", dice Clark Troyer, militar al mando de la Oficina, "la comprensión de cómo funciona esta técnica bioquímicamente puede conducir a avances en el tratamiento de enfermedades como el trastorno de estrés post-traumático, la depresión y la ansiedad, que afectan al aprendizaje y la memoria en individuos sanos por lo demás".
Las implicaciones de esta investigación también tienen un gran potencial para fortalecer el aprendizaje y la memoria, tanto en personas sanas como en personas con deficiencias cognitivas como el Alzheimer.
"Ya tenemos resultados prometedores en modelos animales de la enfermedad de Alzheimer", dice Claudio Grassi, que lidera el equipo de investigación, en la nota de prensa de la Oficina. "En un futuro cercano, vamos a continuar con esta investigación y extender los análisis de tDCS a otras áreas y funciones del cerebro."
Después de exponer los ratones a sesiones individuales de tDCS de 20 minutos, los investigadores observaron signos de mejora de la memoria y la plasticidad cerebral (la capacidad de formar nuevas conexiones entre las neuronas en el aprendizaje de nueva información), que duraron al menos una semana. Este impulso intelectual se observó en la mejora del rendimiento de los ratones durante pruebas de navegación por un laberinto de agua y otras en las que tenían que distinguir entre objetos conocidos y desconocidos.
Utilizando los datos recogidos en las sesiones, el equipo de Grassi descubrió un aumento de la plasticidad sináptica en el hipocampo, una región del cerebro crucial para el procesamiento y almacenamiento de la memoria.
Aunque la tDCS se ha utilizado durante años para tratar a los pacientes que sufren enfermedades tales como derrame cerebral, depresión y trastorno bipolar, hay pocos estudios que apoyen una relación directa entre ella y la mejora de la plasticidad, lo cual hace más singular el trabajo de Grassi.
Balance
Más importante aún, los investigadores identificaron el activador molecular que hay detrás del refuerzo de la memoria y la plasticidad: una mayor producción de BDNF, proteína esencial para el crecimiento del cerebro. BDNF, que significa "factor neurotrófico derivado del cerebro", se sintetiza de forma natural en las neuronas y es crucial para el desarrollo neuronal y la especialización.
"Si bien la técnica y los efectos en el comportamiento de tDCS no son nuevos", dice la directora adjunta de la Oficina, Monique Beaudoin, "el trabajo de Grassi es el primero en describir la BDNF como mecanismo para que se produzcan los cambios de comportamiento después del tratamiento de tDCS. Esta es un área de investigación emocionante y creciente de gran interés para la Oficina de Investigación Naval".
Beaudoin dice que el tratamiento con tDCS podría algún día beneficiar a los marines, desde ayudándoles a aprender más rápido y más eficazmente hasta aliviándo los efectos del trastorno de estrés post-traumático.
"Nuestros combatientes se enfrentan a enormes desafíos, tanto física como cognitivamente agotadores" dice. "Realizan sus tareas en ambientes estresantes en los que a menudo varían de repente y de forma aleatoria los niveles de estimulación del medio ambiente, los ciclos de sueño se interrumpen y hay una constante necesidad de estar alerta y vigilante. Estos tratamientos podrían ser eficacez, no invasivos, y de efecto duradero.
Más importante aún, los investigadores identificaron el activador molecular que hay detrás del refuerzo de la memoria y la plasticidad: una mayor producción de BDNF, proteína esencial para el crecimiento del cerebro. BDNF, que significa "factor neurotrófico derivado del cerebro", se sintetiza de forma natural en las neuronas y es crucial para el desarrollo neuronal y la especialización.
"Si bien la técnica y los efectos en el comportamiento de tDCS no son nuevos", dice la directora adjunta de la Oficina, Monique Beaudoin, "el trabajo de Grassi es el primero en describir la BDNF como mecanismo para que se produzcan los cambios de comportamiento después del tratamiento de tDCS. Esta es un área de investigación emocionante y creciente de gran interés para la Oficina de Investigación Naval".
Beaudoin dice que el tratamiento con tDCS podría algún día beneficiar a los marines, desde ayudándoles a aprender más rápido y más eficazmente hasta aliviándo los efectos del trastorno de estrés post-traumático.
"Nuestros combatientes se enfrentan a enormes desafíos, tanto física como cognitivamente agotadores" dice. "Realizan sus tareas en ambientes estresantes en los que a menudo varían de repente y de forma aleatoria los niveles de estimulación del medio ambiente, los ciclos de sueño se interrumpen y hay una constante necesidad de estar alerta y vigilante. Estos tratamientos podrían ser eficacez, no invasivos, y de efecto duradero.
Referencia bibliográfica:
Maria Vittoria Podda, Sara Cocco, Alessia Mastrodonato, Salvatore Fusco, Lucia Leone, Saviana Antonella Barbati, Claudia Colussi, Cristian Ripoli, Claudio Grassi: Anodal transcranial direct current stimulation boosts synaptic plasticity and memory in mice via epigenetic regulation of Bdnf expression. Scientific Reports (2016). DOI: 10.1038/srep22180.
Maria Vittoria Podda, Sara Cocco, Alessia Mastrodonato, Salvatore Fusco, Lucia Leone, Saviana Antonella Barbati, Claudia Colussi, Cristian Ripoli, Claudio Grassi: Anodal transcranial direct current stimulation boosts synaptic plasticity and memory in mice via epigenetic regulation of Bdnf expression. Scientific Reports (2016). DOI: 10.1038/srep22180.
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