Los recuerdos son uno de los resultados más asombrosos, asombrosos y, al mismo tiempo, poco estudiados del trabajo de los mecanismos neurofisiológicos de nuestro cuerpo. Después de todo, de alguna manera la combinación del trabajo de las pequeñas sinapsis en nuestro cerebro y la activación de las neuronas que las utilizan permite que las imágenes de esas cosas que recordamos aparezcan en nuestra cabeza. La suma de todos nuestros recuerdos nos hace quienes somos. Son nosotros en todos los aspectos. Sin ellos, dejaríamos de ser quienes somos.
En uno de los episodios de la serie británica de ciencia ficción "Black Mirror" (quien no la ha visto, lo recomiendo encarecidamente), que habla de nuestro posible futuro distópico, se decía sobre un diminuto dispositivo que se implanta detrás de la oreja de una persona y le da la capacidad no solo de recordar rápidamente algunos un momento del pasado, pero también "reproduce" este momento en tu cabeza con detalles asombrosamente claros, como una película en la pantalla ante tus ojos.
Theodore Berger, un ingeniero biomédico de la Universidad del Sur de California, no promete este nivel de recuerdo (que quizás sea el mejor), pero ha estado trabajando en implantes de memoria similares durante mucho tiempo. El dispositivo, implantado directamente en el cerebro, gracias a un método especial de estimulación eléctrica de una parte del cerebro, es capaz de imitar las funciones del hipocampo, permitiendo la formación de recuerdos. Las pruebas de las primeras modificaciones de dicho dispositivo se llevaron a cabo en ratones y monos de laboratorio. Según el científico, es hora de comenzar a probar un dispositivo de este tipo en humanos.
El dispositivo de Berger se basa en la teoría de cómo el hipocampo transforma los recuerdos a corto plazo (como dónde pones las llaves) en la memoria a largo plazo (luego puedes recordar dónde los pusiste). El científico realizó sus primeros experimentos con conejos: primero tocó un cierto sonido y luego sopló en sus caras, obligándolos a parpadear. Pronto notó que después de escuchar el sonido, los conejos comenzarían a parpadear incluso sin estar expuestos a la corriente de aire. Berger decidió registrar la actividad del hipocampo en ese momento usando un encefalograma (conectó electrodos que leen la actividad cerebral a la cabeza del conejo) y descubrió que los conejos aprendieron a asociar el sonido del sonido con el efecto adicional del flujo de aire sobre ellos. La imagen del encefalograma mostróque las señales en el hipocampo en este momento cambian de una manera completamente predecible.
norte
“A través del entrenamiento, el hipocampo se ha involucrado activamente en la modificación de los circuitos de impulsos (señales)”, comenta Gregory Clarke, ex alumno de Berger y profesor de ingeniería biomédica en la Universidad de Utah (EE. UU.).
El propio Berger dio a este esquema de pulsos aplicados el nombre de "código espacio-temporal". Y este código está determinado por qué neuronas del cerebro participan en la transmisión de señales y cuándo ocurre exactamente esta transmisión.
“La transmisión del código de espacio-tiempo a través de las diferentes capas del hipocampo a lo largo del tiempo lo convierte en un código de espacio-tiempo diferente. Todavía no sabemos por qué, pero cuando lo hace, el código espacio-temporal resultante es lo que el resto del cerebro puede percibir como memoria a largo plazo”, explica Berger.
El código saliente es una memoria que el resto del cerebro usa como señal legible y comprensible. En el caso de los conejos, les hace parpadear después de escuchar cierto sonido. Según Berger, pudo derivar un modelo matemático que, en general, es una regla de comportamiento para el hipocampo, que se usa para convertir recuerdos a corto plazo en recuerdos a largo plazo.
Video promocional:
Con esta regla general en la mano, creó un hipocampo artificial para ratas de laboratorio. Primero enseñó a los roedores a realizar tareas orientadas a la memoria. Enseñó a los roedores a presionar una de las dos pequeñas palancas adyacentes y luego los irritó con una luz direccional. Después de un tiempo, cuando el roedor entrenado volvió a la tarea, Berger le enseñó a presionar otra palanca, opuesta a la que la rata presionó inicialmente. Así, quedó demostrado que el roedor recordaba lo que se le exigía.
En el transcurso de estas sesiones de entrenamiento, Berger y sus colegas registraron la distribución de señales que pasaban por el hipocampo de los roedores y observaron que los códigos de espacio-tiempo corresponden a la memoria de la tarea presionando los palos. Los científicos han recopilado información sobre los circuitos de señales que entran y salen del hipocampo y, basándose en estos datos, desarrollaron un modelo matemático que podría predecir el código de espacio-tiempo saliente correspondiente al original entrante. Más tarde, cuando Berger inyectó una droga que bloquea la formación de la memoria en ratas entrenadas para empujar palancas, usó su dispositivo para estimular eléctricamente el cerebro con un patrón de impulsos correspondiente al código de espacio-tiempo saliente predicho por su modelo matemático. El experimento terminó con un éxito total. Las ratas estaban presionando las palancas correctas.
norte
“Sus cerebros se referían al código correcto como si el código hubiera sido creado por ellos mismos. Así es como aprendimos a traer recuerdos al cerebro”, comenta Berger.
Berger también probó la funcionalidad del implante en monos rhesus, restaurando su capacidad para recordar recuerdos de una parte de la corteza prefrontal. Esta área está involucrada en el trabajo de las funciones ejecutivas, por ejemplo, el uso de memorias para resolver nuevas tareas que antes no se encontraban. En este contexto, también se ha demostrado que el implante es eficaz para mejorar la función de memoria de los monos.
Pero, ¿se puede usar un implante similar en humanos y funcionará?
"Todos estos implantes que interactúan directamente con el cerebro tendrán que enfrentarse a un problema fundamental", dice Dustin Tyler, profesor de ingeniería en la Universidad Case Western Reserve.
“El cerebro tiene miles de millones de neuronas y billones de conexiones interneuronales (sinapsis) que les permiten trabajar juntas. Por lo tanto, tratar de encontrar una tecnología que pueda interactuar directamente con tantas neuronas y combinarlas para trabajar a un nivel razonablemente alto es extremadamente difícil.
Si los implantes cocleares que simulan un conjunto de frecuencias de sonido estimulando el nervio auditivo a través de un par de docenas de electrodos no pueden finalmente imitar perfectamente el sonido, entonces, ¿qué podemos decir sobre un sistema tan complejo como la memoria? Debe comprender que en el nivel actual de métodos y tecnologías, utilizando todos estos electrodos, los científicos aún están muy lejos de la posibilidad real de modelar recuerdos. Sin embargo, esto no impidió que la nueva startup, Kernel, contactara a Berger, lo contratara, lo convirtiera en jefe de su departamento de investigación y financiara su investigación.
El objetivo inicial de Kernel era llevar los implantes Berger al mercado como dispositivos médicos que pueden ayudar a personas con diversos problemas de memoria. Berger actualmente está realizando ensayos clínicos de su implante en voluntarios e informa que los pacientes obtienen buenos resultados en las pruebas de memoria. Sin embargo, idealmente, según el CEO de Kernel, Brian Johnson, Kernel quiere desarrollar dispositivos que, a través de una cirugía simple y segura, puedan implantarse en el cerebro humano y mejorar la inteligencia humana en áreas como la atención, la creatividad y el enfoque.
Por supuesto, tal resultado se convertirá en un nuevo campo de actividad para varias autoridades reguladoras y será objeto de muchas disputas y preguntas: ¿estos dispositivos son médicos o de consumo común? ¿Y necesitamos regular su distribución? Desde el punto de vista de las organizaciones sanitarias, es probable que dichos dispositivos, entre otras cosas, estén dotados de la capacidad de diagnosticar o tratar enfermedades o de afectar la estructura y el funcionamiento de las funciones corporales, se consideren realmente médicos. Sin embargo, los implantes subcutáneos capaces de mejorar la concentración o la creatividad de una persona probablemente podrán escapar de la estricta supervisión regulatoria y serán vistos como los mismos suplementos dietéticos regulares que estimulan nuestro cerebro.
El propio Johnson no comentó en qué dirección trabajará su empresa Kernel y qué tipo de dispositivos planea producir al final. Lo más probable es que todo dependa del implante individual específico, sus funciones, alcance y posibles efectos secundarios. Por supuesto, todos los dispositivos médicos, como todos los medicamentos, tienen sus propios efectos secundarios. Por ahora, solo nos queda esperar y esperar que estos efectos secundarios tengan un lado positivo, y no se conviertan en una inspiración más para el nuevo episodio escalofriante de la serie "Black Mirror".
NIKOLAY KHIZHNYAK
