Un dispositivo electrónico implantable en el cerebro ayudará a recuperar la memoria

La Agencia de Proyectos de Investigación Avanzada de la Defensa (Darpa), del Departamento de Defensa de Estados Unidos, ha concedido al Laboratorio Nacional Lawrence Livermore (LLNL, California) 2,5 millones de dólares para desarrollar un dispositivo neuronal implantable con la capacidad de registrar la actividad de las neuronas y de estimularlas para ayudar a recuperar la memoria.

La investigación, informa el Laboratorio en una nota de prensa, se basa en entender que la memoria es un proceso en el que las neuronas de ciertas regiones del cerebro codifican la información, la almacenan y la recuperan. Ciertos tipos de enfermedades y lesiones, incluyendo la lesión cerebral traumática (TBI, por sus siglas en inglés), la enfermedad de Alzheimer y la epilepsia, interrumpen este proceso y causan la pérdida de memoria. En EE.UU., la TBI afecta especialmente a los militares.

El objetivo del trabajo del LLNL -impulsado por el grupo de Tecnología Neuronal del LLNL y realizado en colaboración con la Universidad de California en Los Angeles (UCLA) y la empresa Medtronic- es el desarrollo de un dispositivo que utilice la grabación en tiempo real y la estimulación en ciclo cerrado de los tejidos nerviosos para llenar las lagunas del cerebro lesionado y restaurar la capacidad del individuo para formar nuevos recuerdos y acceder a otros formados previamente.

En concreto, tratarán de desarrollar un sistema de neuromodulación -un sofisticado sistema electrónico para modular las neuronas- que investigará las áreas del cerebro asociadas con la memoria para comprender cómo se forman los nuevos recuerdos. El dispositivo se desarrollará en el Centro de Bioingeniería del LNLL.

"En la actualidad, no existe un tratamiento eficaz para la pérdida de memoria provocada, por ejemplo, por el TBI", explica el líder del proyecto, Satinderpall Pannu, director del Centro de Bioingeniería del LNLL, dedicado a la fabricación de interfaces neuronales biocompatibles.

LLNL desarrollará un dispositivo neuronal inalámbrico en miniatura e implantable de forma crónica. El dispositivo será implantado en la corteza entorrinal y el hipocampo, las regiones del cerebro asociadas con la memoria.

Un sistema electrónico externo que se llevará alrededor de la oreja almacenará la información digital asociada con el almacenamiento y la recuperación de la memoria y proporcionará energía al paquete implantable utilizando por un sistema de radiofrecuencia.

Duración

Diseñados para durar durante todo el tratamiento, los electrodos del dispositivo se integrarán utilizando tecnologías avanzadas de integración y empaquetamiento en 3D. Los microelectrodos que son el corazón de este dispositivo estarán incrustados en un polímero biocompatible y flexible.

El objetivo del equipo es tener construido el nuevo prototipo para ensayos clínicos en 2017. UCLA y Medtronic se centrarán en la realización de ensayos clínicos y en la fabricación de piezas y componentes, respectivamente.

Toma de decisiones

Investigadores del Wake Forest Baptist Medical Center (Carolina del Norte, EE.UU.), por su parte, utilizaron en 2012 un sistema prostético electrónico de funcionamiento similar al que quieren desarrollar en el LNLL, aunque en este caso el objetivo era recuperar la capacidad de tomar decisiones en sujetos que padecían una enfermedad o una lesión cerebral. Eso sí, sólo lo probaron en primates no humanos.

El sistema, explicaba el centro en una nota de prensa, accedía a los circuitos existentes en el cerebro a nivel celular y registraba los patrones de activación de múltiples neuronas de la corteza prefrontal, la parte del cerebro involucrada en la toma de decisiones. A continuación, "reproducían" la grabación de nuevo hacia la misma área del cerebro para estimular eléctricamente la actividad neuronal basada en la toma de decisiones.

En primer lugar, se entrenó a cinco monos para que seleccionaran una imagen de entre varias que se les mostraban en varias presentaciones de la serie (siempre la primera que les habían mostrado en la primera presentación de todas). Cuando acertaban, el dispositivo grababa los patrones neuronales correspondientes.

A continuación, se simuló una lesión cerebral administrándoles cocaína, que reducía su capacidad de toma de decisiones un 13% respecto a la normalidad. En este caso, cuando los monos fallaban, la prótesis reproducía los patrones neuronales "correctos", grabados previamente. Los monos recuperaban de ese modo su capacidad normal de toma de decisiones.