Una nueva prótesis soslaya el daño cerebral mediante la re-decodificación de la memoria

Tiene como objetivo ayudar a las personas que viven con pérdida de memoria

Las prótesis de la memoria cortical utilizan señales cerebral como entradas y salidas, sobrepasando la región dañada (Dong Song et al.)

Investigadores de la USC Universidad del Sur de California y el Centro Médico Wake Forest Baptist ha desarrollado una prótesis cerebral diseñada para ayudar a las personas que sufren de pérdida de memoria.

La prótesis, que utiliza un pequeño conjunto de electrodos implantados en el cerebro, ha obtenido buenos resultados en las pruebas de laboratorio en animales y está siendo evaluada actualmente en pacientes humanos.

El dispositivo obtenido tras  décadas de investigación por Ted Berger se basa en un nuevo algoritmo creado por Dong Song, ambos de la Escuela de Ingeniería Viterbi de la USC. El desarrollo también se basa en más de una década de colaboración con Sam Deadwyler y Robert Hampson, del Departamento de Fisiología y Farmacología de Wake Forest Baptist, que han recogido los datos neuronales utilizados para construir los modelos y algoritmos.

Matriz de electrodos para el seguimiento y la duplicación de la actividad de las neuronas del hipocampo(imagen:. T. Berger et al / Journal of Neural Engineering)

Cuando el cerebro recibe una entrada sensorial, se crea una memoria en la forma de una señal eléctrica compleja que viaja a través de múltiples regiones del hipocampo, el centro de la memoria del cerebro. En cada región, la señal se re-codifica hasta que llega a la región final como una señal completamente diferente que se envía fuera para su almacenamiento a largo plazo.

Si hay daño en cualquier región que impide esta traducción, existe la posibilidad de que no se forme la memoria a largo plazo. Es por eso que una persona con daño del hipocampo (por ejemplo, debido a la enfermedad de Alzheimer) puede recordar eventos desde hace mucho tiempo - las cosas que ya se tradujeron en recuerdos a largo plazo antes de que ocurriera el daño cerebral -, pero tienen dificultades para formar nuevos recuerdos a largo plazo .

Sobrepasando una sección del hipocampo dañado

Song y Berger encontraron una manera de imitar con precisión la forma en que  una memoria se traduce de la memoria a corto plazo a memoria a largo plazo, a partir de datos obtenidos por Deadwyler y Hampson, primero con  animales, y después con  humanos. Su prótesis está diseñada para sobrepasar una sección del hipocampo dañado y proporcionar a la siguiente región la memoria  correctamente traducida.

Esto a pesar de que actualmente no hay manera de "leer" una memoria con sólo mirar su señal eléctrica. "Es como ser capaz de traducir del español al francés, sin ser capaz de entender ninguno de los dos  idiomas", dijo Berger.

Su investigación fue presentada en la 37ª Conferencia Internacional Anual de la Sociedad de Ingeniería en Medicina y Biología – IEEE  en Milán el 27 de agosto de 2015.

Predecir el patrón espacio temporal del CA1 a partir del patrón espacio-temporal del CA3 con el modelo MIMO . SP: presentación de la muestra; SR: respuesta de la muestra ; MP: Presentación del emparejamiento; MR: respuesta del  emparejamiento. (Dong Song et al.)

La eficacia del modelo fue probado por los equipos de  la USC y de la Wake Forest Baptist. Con el permiso de  pacientes que tenían electrodos implantados en su hipocampo para tratar sus convulsiones crónicas, Hampson y Deadwyler leyeron  las señales eléctricas creadas durante la formación de la memoria en dos regiones del hipocampo, para  a continuación, enviar esa información a Song y Berger para que construyeran su modelo.

Posteriormente, el equipo introdujo esas señales en el modelo y leyó cómo las señales generadas a partir de la primera región del hipocampo se traducían en señales generadas en la segunda región del hipocampo.

En cientos de ensayos realizados con nueve pacientes, el algoritmo predijo con exactitud cómo las señales se traducían con alrededor del 90 por ciento de exactitud.

"Ser capaz de predecir las señales neuronales con el modelo USC sugiere que se puede utilizar para diseñar un dispositivo para apoyar o sustituir la función de una parte dañada del cerebro", dijo Hampson.

A continuación, para tratar de evitar el daño y permitir la formación de una memoria precisa a largo plazo, el equipo intentará reenviar de nuevo la señal traducida al cerebro de un paciente con daños en una de las region


Basado en:: http://www.kurzweilai.net/scientists-to-bypass-brain-damage-by-re-encoding-memories?utm_source=KurzweilAI+Weekly+Newsletter&utm_campaign=4945e5d211-UA-946742-1&utm_medium=email&utm_term=0_147a5a48c1-4945e5d211-282108329