Neurocientíficos fueron capaces de medir la actividad del hipocampo (el centro de la memoria en el cerebro) en personas que se sometieron a cirugías para tratar la epilepsia severa. Descubrieron que las ondas cerebrales viajan de un lado a otro a través de esta estructura, integrando mensajes de diferentes áreas del cerebro, lo cual puede explicar cómo esta región vital del cerebro combina una gama diversa de entradas en memorias con múltiples capas que luego se pueden recordar (Kleen et al., 2021).
Estudios anteriores habían sugerido que las ondas de actividad en el hipocampo solo viajan en una dirección: desde la parte trasera, que codifica la mayor parte de la información sobre la ubicación física, hasta la parte delantera, que codifica la mayor parte de la información emocional. Para el Dr. Kleen, autor principal del nuevo estudio, este viaje de ida no es suficiente para explicar cómo esta pequeña región del cerebro logra vincular múltiples tipos de información para formar un recuerdo.
Cómo lo descubrieron
Para llegar a su descubrimiento, los científicos utilizaron un dispositivo de grabación especial de “micro red” desarrollado por colegas del Laboratorio Nacional Lawrence Livermore (LLNL). Las cirugías para la epilepsia son guiadas con la ayuda de grabaciones cerebrales. La nueva tecnología de rejilla de electrodos de alta densidad que utilizaron en este estudio les permitió ver esta novedosa actividad del hipocampo, antes desconocida.
Durante la cirugía cerebral para tratar la epilepsia, el hipocampo, una estructura larga en la profundidad del cerebro dentro del lóbulo temporal, queda expuesto y, a veces, se extrae total o parcialmente. El hipocampo puede ser una fuente de convulsiones para las personas con epilepsia y es una de las primeras regiones del cerebro afectadas por la enfermedad de Alzheimer.
Para entenderlo mejor, los autores nos dan un ejemplo: imagina que perdiste tus llaves en la plaza central de la ciudad. Recordás el aspecto espacial “dónde” (la plaza central), y también lo que sentiste a nivel emocional “¡rayos, perdí mis llaves!”
Para procesar un recuerdo debe haber alguna forma de integrar muchas partes de la memoria juntas. Tendría sentido que las ondas cerebrales viajen a través de múltiples rutas para procesar la información, dijo el autor principal.
Cómo probaron su hipótesis
En un esfuerzo por probar esta hipótesis, los investigadores desarrollaron un dispositivo que pudiera brindar una imagen bidimensional de alta resolución de la actividad neuronal. El dispositivo en cuestión es más pequeño que una moneda de diez centavos, y contiene 32 electrodos separados cada 2 mm en un polímero flexible capaz de adaptarse a la forma del hipocampo.
Durante la cirugía, Chang colocó suavemente la matriz de electrodos directamente sobre el hipocampo de seis pacientes quirúrgicos diferentes para monitorear la actividad eléctrica mientras los pacientes descansaban. Utilizando algoritmos como el aprendizaje automático para analizar los datos, el equipo descubrió que no solo las ondas cerebrales viajan tanto hacia arriba como hacia abajo del hipocampo, sino que se puede predecir las direcciones en las que se mueven.
El equipo también descubrió que, a veces, las ondas de dos frecuencias diferentes estarían presentes a la vez, moviéndose en diferentes direcciones y potencialmente llevando información diferente. El hallazgo brinda una nueva perspectiva sobre cómo el hipocampo puede integrar información proveniente de múltiples áreas del cerebro en recuerdos detallados.
Cambios en la dirección de las ondas con la actividad cognitiva
Dos de los pacientes estaban despiertos e interactuando durante la cirugía. Kleen pudo mostrarles fotos de objetos comunes, como un perro, y pedirles que recordaran la palabra correspondiente. Los datos de los electrodos mostraron que mientras un paciente recordaba la palabra, los ciclos de actividad viajaban constantemente desde la parte posterior del hipocampo hacia el frente. Segundos después, los ciclos de actividad cambiaron, viajando en la dirección opuesta. “La dirección del viaje de las ondas puede ser un biomarcador que refleje el proceso cognitivo en el que está involucrado el paciente en ese momento”, dijo Kleen.
Los investigadores esperan que la información obtenida pueda conducir a tratamientos que utilicen estimulación cerebral profunda para mejorar las terapias con neuroestimuladores que están teniendo un gran éxito en la epilepsia. También esperan que puedan aumentar la comprensión sobre el funcionamiento del hipocampo para abordar el daño ocasionado en pacientes con epilepsia y con enfermedad de Alzheimer.
Referencia bibliográfica: Kleen, J. K., Chung, J. E., Sellers, K. K., Zhou, J., Triplett, M., Lee, K., Tooker, A., Haque, R., & Chang, E. F. (2021). Bidirectional propagation of low frequency oscillations over the human hippocampal surface. Nature Communications, 12(1), 2764. https://doi.org/10.1038/s41467-021-22850-5
Fuente: Science Daily
