Un equipo de neurocientíficos de la Universidad de Pensilvania ha construido el primer mapa de conectividad eléctrica del cerebro completo en el cerebro basado en datos de casi 300 pacientes neuroquirúrgicos con electrodos implantados directamente en el cerebro. Los investigadores encontraron que los ritmos de baja frecuencia deactividad cerebral, cuando las ondas cerebrales se mueven hacia arriba y hacia abajo lentamente, principalmente impulsan la comunicación entre los lóbulos temporales frontal, temporal y medial, regiones cerebrales clave que se activan durante el procesamiento de la memoria.
La investigación, parte del proyecto Restauración de la memoria activa, fue realizada por Michael Kahana, profesor de psicología de Penn e investigador principal del programa RAM de la Agencia de Proyectos de Investigación Avanzada de Defensa; Ethan Solomon, estudiante de MD / Ph.D. en el Departamentode Bioingeniería, y Daniel Rizzuto, director de neuromodulación cognitiva en Penn. Publicaron sus hallazgos en Comunicaciones de la naturaleza .
Este trabajo aclara la forma en que las diferentes regiones del cerebro se comunican durante los procesos cognitivos como la formación de la memoria. Aunque muchos estudios han examinado las redes cerebrales utilizando herramientas no invasivas como la resonancia magnética funcional, se han observado observaciones de redes a gran escala utilizando grabaciones directas del cerebro humano.difícil de asegurar porque estos datos solo pueden provenir de pacientes neuroquirúrgicos.
Durante varios años, el equipo de Penn recopiló esta información de varios hospitales de todo el país, lo que permitió a los investigadores observar tales redes eléctricas por primera vez. Los pacientes sometidos a monitoreo clínico para detectar convulsiones realizaron una tarea de memoria de recuerdo libre que les pidió que vieranuna serie de palabras en una pantalla, luego repita tantas como puedan recordar.
Al mismo tiempo, los investigadores examinaron la actividad cerebral que ocurre en escalas de tiempo lentas y rápidas, también llamada actividad neuronal de baja y alta frecuencia. Descubrieron que cuando una persona está creando efectivamente nuevos recuerdos, en este caso, recordar unode las palabras presentadas: la alineación entre las regiones del cerebro tiende a fortalecerse con ondas lentas de actividad pero se debilita a frecuencias más altas.
"Encontramos", dijo Solomon, autor principal del artículo, "que la conectividad de baja frecuencia de una región cerebral estaba asociada con una mayor actividad neuronal en ese sitio. Esto sugiere que, para que alguien forme nuevos recuerdos, dos funciones debensuceden simultáneamente: las regiones del cerebro deben procesar individualmente un estímulo, y luego esas regiones deben comunicarse entre sí a bajas frecuencias ".
Las áreas del cerebro identificadas en este documento, los lóbulos temporal frontal, temporal y medial, han intrigado durante mucho tiempo a los neurocientíficos debido a su papel crucial en tales funciones de memoria.
Este trabajo respalda el objetivo del proyecto RAM de utilizar la estimulación cerebral para mejorar la memoria.
"Una mejor comprensión de las redes cerebrales que se activan durante el procesamiento de la memoria", dijo Kahana, "nos da una mejor capacidad para ajustar la estimulación eléctrica que podría mejorarla. Ahora estamos preparados para preguntarnos si podemos usar medidas de conectividad funcionalpara guiar nuestra elección de qué región del cerebro apuntar con la estimulación eléctrica. En última instancia, dado el tamaño de este conjunto de datos, estos descubrimientos no serían posibles sin años de esfuerzo por parte de nuestros participantes, equipos clínicos y científicos de investigación ".
A principios de este mes, el equipo de RAM lanzó públicamente su extenso conjunto de datos de estimulación y registro cerebral intracraneal que incluía miles de horas de datos de 250 pacientes que realizaban tareas de memoria. Investigaciones anteriores mostraron por primera vez que la estimulación eléctrica administrada cuando se predijo que la memoria fallabapodría mejorar la función de la memoria en el cerebro humano. Esa misma estimulación generalmente se volvió disruptiva cuando llegaron los pulsos eléctricos durante los períodos de función efectiva de la memoria.
A continuación, los investigadores de Penn planean examinar la interacción entre la estimulación cerebral y las conexiones funcionales que descubrió el último estudio.
"Todavía queda mucho trabajo por hacer", dijo Rizzuto, "antes de que podamos usar estos mapas de conectividad para guiar la estimulación terapéutica del cerebro para pacientes con trastornos de la memoria, como una lesión cerebral traumática o la enfermedad de Alzheimer, pero estamos trabajando para lograr ese objetivo."
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Materiales proporcionado por Universidad de Pennsylvania . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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