A medida que envejecemos, se vuelve más difícil recordar dónde están las cosas: recordar dónde dejamos las llaves o dónde estacionamos el auto. Según Alzheimer’s Disease International, esta memoria espacial empeora con la aparición de la demencia, una condición que afecta a una persona en el mundo cada tres segundos.
Investigadores de dos laboratorios de la EPFL han unido fuerzas para mejorar la memoria espacial mediante la creación de una configuración experimental única que combina estimulación cerebral profunda no invasiva, entrenamiento en realidad virtual e imágenes por resonancia magnética funcional, ubicada dentro del Campus Biotech de Ginebra. Publicado en Science Advances, el estudio muestra que la estimulación eléctrica dirigida e indolora al hipocampo y las estructuras adyacentes, una región profunda del cerebro involucrada en la memoria y la navegación espacial, puede mejorar la capacidad del cerebro para recordar ubicaciones y navegar de manera más efectiva.
“Al encontrar formas de mejorar la memoria espacial sin cirugía ni medicamentos, estamos abordando una preocupación seria para una población grande y en crecimiento: los ancianos, así como los pacientes con lesiones cerebrales y aquellos con demencia”, dijo Friedhelm Hummel, jefe del laboratorio de Hummel.
La investigación es el resultado de una colaboración entre el Laboratorio Hummel del Instituto Neuro X de la EPFL y el Laboratorio de Neurociencia Cognitiva LCNO de Olaf Blank. Combinando la experiencia de Hummel en estimulación cerebral no invasiva con la investigación cognitiva de Blank sobre navegación espacial en un entorno de realidad virtual, los investigadores crearon una configuración neurotécnica única.
Una combinación única de neurotecnología
El experimento comenzó cuando los investigadores colocaron cuatro electrodos inocuos en la cabeza de sujetos sanos para estimular el hipocampo y las estructuras adyacentes. Esta técnica no invasiva, llamada estimulación eléctrica por interferencia temporal transcraneal (TTIS), envía pulsos específicos sin causar ninguna molestia al participante.
A continuación, los voluntarios se sumergen en un mundo virtual utilizando gafas de realidad virtual. Basándose en investigaciones anteriores del coautor Hyuk-Jun Moon, los científicos asignaron a los participantes la tarea de navegar a través de diferentes lugares y recordar puntos de referencia clave. Este entorno virtual inmersivo permite a los investigadores medir con precisión qué tan bien los participantes pueden recordar y navegar por información espacial mientras reciben tTIS.
“Cuando se aplicó la estimulación, observamos una clara mejora en el tiempo de recuerdo de los participantes: el tiempo que les tomó comenzar a moverse hacia donde recordaban el objeto”, dijo Elena Benato, la otra primera autora del estudio. “Esto nos lleva a creer que al estimular el hipocampo aumentamos temporalmente la plasticidad cerebral, lo que, combinado con el entrenamiento en un entorno virtual, conduce a una mejor navegación espacial”.
Todo el experimento se realizó en un escáner de resonancia magnética funcional. Esto proporciona a los investigadores imágenes en tiempo real de la actividad cerebral, lo que les permite monitorear cómo el hipocampo y las regiones circundantes responden al TTIS durante una tarea de navegación espacial. Los datos de la resonancia magnética funcional revelaron cambios en la actividad neuronal asociados con los cambios de comportamiento observados, particularmente en las regiones responsables de la memoria y la navegación, lo que brindó a los investigadores una visión más profunda de cómo la estimulación no invasiva modula la función cerebral.
Esta integración de tecnologías desarrolladas en el Instituto Neuro X de EPFL convierte a Campus Biotech en uno de los pocos lugares donde se pueden combinar las tres técnicas experimentales en un solo estudio.
“La alianza de TTIS, realidad virtual y fMRI ofrece un enfoque innovador y altamente controlado para estudiar la respuesta del cerebro a la estimulación y su efecto sobre la función cognitiva”, añade Olaf Blank. “A largo plazo, imaginamos utilizar este método para desarrollar terapias dirigidas a pacientes que padecen deterioro cognitivo, proporcionando una forma no invasiva de mejorar la memoria y las capacidades espaciales”.