Utilizan modelos computacionales para estimular redes cerebrales de la memoria de trabajo en adultos mayores
El estudio combina registros de actividad eléctrica cerebral y simulaciones computacionales para identificar parámetros de estimulación que podrían mejorar la memoria de trabajo, y de esta forma, la capacidad de mantener y utilizar información durante una tarea.
La Dra. Mónica Otero, académica de la U. San Sebastián e investigadora asociada del Centro Ciencia & Vida, dirige este proyecto de neurociencia computacional que cuenta con la colaboración del Centro de Investigación en Cognición y Lenguaje de la U. de Valparaíso.
La memoria de trabajo retiene y manipula de forma temporal la información necesaria para completar una tarea, y su deterioro es característico del envejecimiento no patológico.
Un proyecto desarrollado en Chile utiliza modelos computacionales para identificar cómo estimular las redes cerebrales involucradas en la memoria de trabajo, con el objetivo de mejorar esta capacidad en personas mayores de 65 años. . El proyecto es dirigido por la Dra. Mónica Otero, profesora asistente de la Facultad de Ingeniería de la Universidad San Sebastián e investigadora asociada del Centro Ciencia & Vida, de la Fundación Ciencia & Vida y la USS (FCV-USS).
Los registros de actividad eléctrica cerebral ya delimitaron la zona en que esa red neuronal opera de manera distinta en comparación a la de adultos de entre 18 y 25 años.
Doctora en ingeniería electrónica por la Universidad Técnica Federico Santa María, Otero obtuvo en 2024 el Fondecyt de Iniciación que financia esta línea de Neurociencias Computacionales, donde combina el procesamiento de señales electroencefalográficas con la modelación computacional y el estudio de la dinámica de redes cerebrales.
La exploración se desarrolla junto al Centro de Investigación en Cognición y Lenguaje de la U. de Valparaíso, en la Facultad de Medicina de dicha casa de estudios. Las investigadoras María Francisca Alonso y Begoña Góngora coordinan la convocatoria de participantes.
El deterioro de la memoria de trabajo durante el envejecimiento no patológico está descrito por la ciencia. La red que sostiene esa función abarca un conjunto amplio de regiones cerebrales, donde los protocolos de neuroestimulación admiten múltiples combinaciones de parámetros. Así, el trabajo partió por acotar qué zona responde a la tarea puesta a prueba.
“Decir que la memoria de trabajo es de las primeras cosas que se afectan en la vejez es un hecho, y no es parte de un descubrimiento que hayamos realizado en este trabajo. Sin embargo, lo relevante de nuestro estudio es utilizar herramientas computacionales para predecir cómo estimular las redes cerebrales involucradas en la memoria de trabajo, con el objetivo de mejorar su funcionamiento”, explica la Dra. Otero.
Cómo se coordina el cerebro para recordar
La memoria de trabajo retiene y manipula de forma temporal la información necesaria para completar una tarea, explica la investigadora formada en la Universidad de La Habana, Cuba. Es el registro que permite sostener por unos segundos la lista de lo que se va a comprar en el supermercado, o recuperar el motivo por el que se caminó hasta el escritorio de un compañero de labores. Su deterioro puede dificultar algunas actividades de la vida diaria, sin implicar necesariamente una enfermedad.
La académica estudia esa función como el resultado de la actividad de una red de regiones cerebrales, no de una zona aislada. Este enfoque permite medir cómo se coordina la actividad entre esas regiones durante una tarea. “Tenemos en el cerebro millones de neuronas que sincronizan su actividad para realizar distintas tareas de la vida diaria. La memoria de trabajo depende de varias regiones cerebrales que trabajan de forma coordinada para mantener y utilizar información”, describe.
La iniciativa se circunscribe al envejecimiento sin patología asociada, de modo que las demencias y otros cuadros neurodegenerativos que afectan funciones parecidas no son abordadas por su diseño.
La herramienta con la que el equipo propone actuar sobre esa red es la neuroestimulación, un conjunto de técnicas que aplican estímulos sensoriales o eléctricos para activar de forma selectiva determinadas áreas cerebrales. Cada protocolo depende de una combinación de parámetros y es esa combinación la que el modelo intenta anticipar antes de llevarla al laboratorio.
“El proyecto busca cómo, a través de modelos computacionales, podemos predecir ciertos parámetros de los protocolos de neuroestimulación que puedan ayudar a reactivar estas redes cerebrales afectadas durante el envejecimiento no patológico”, detalla la Dra. Otero.
Dos grupos frente a la pantalla
El diseño comparó dos grupos de distinto tamaño. El de control reunió 25 adultos de entre 18 y 25 años. Para las personas mayores de 65 años, en tanto, la meta se fijó en 45 participantes. “La persona mayor tiene mucha más variabilidad en la respuesta. No todos envejecemos de la misma forma, y eso implica que teníamos que tener un N mucho más grande”, cuenta Otero.
El registro se realiza con electroencefalografía, una técnica no invasiva que utiliza electrodos colocados sobre el cuero cabelludo para registrar señales eléctricas producidas por la actividad conjunta de millones de neuronas. Cada sesión parte con cinco minutos sin estímulo, en una cámara aislada del ruido acústico y de las interferencias eléctricas del entorno. Ese tramo entrega la actividad basal –la que el cerebro produce sin demanda externa– y funciona como referencia para todo lo que viene después.
La tarea que sigue pone a prueba la memoria de trabajo con dos imágenes separadas por un intervalo breve. El participante debe responder si la segunda figura es idéntica a la primera o si fue rotada, para marcar la respuesta en una botonera. La tasa de errores permite establecer si retuvo la figura inicial y si detectó el cambio. “Con este tipo de tarea podemos evaluar el desempeño de la memoria de trabajo y comparar las respuestas de los participantes, aunque por sí sola no permite diagnosticar un deterioro”, precisa la investigadora asociada del Centro Ciencia & Vida (FCV-USS).
Antes de iniciar el registro, el protocolo verifica que la persona vea con nitidez las figuras, con lentes si los usa. La prueba incluye una muestra previa en la que se explica la tarea y se presentan imágenes de control. El objetivo es descartar que un déficit visual se confunda con una falla de memoria de trabajo.
Todo el procedimiento pasó por un comité de ética. Cada participante firma un consentimiento informado y puede retirarse en cualquier momento. Los datos se disocian del nombre desde la firma y quedan reducidos a un código y a la edad, el único antecedente personal que el estudio conserva, puntualiza el equipo investigador.
La etapa de validación
Con las diferencias entre ambos grupos ya medidas, se estimó una combinación de parámetros de estimulación orientada a modificar la actividad de las regiones cerebrales donde el equipo observó esas diferencias. Esa predicción es el producto central de la etapa que concluye y guiará las pruebas de validación en el laboratorio durante los próximos meses.
Los experimentos de validación comienzan el próximo mes y consisten en aplicar estimulación con esos parámetros a personas mayores para evaluar si mejora su desempeño en la tarea.
Los resultados permitirán evaluar las predicciones del modelo, realizar ajustes y orientar los próximos pasos hacia una posible aplicación clínica. La validación permitirá comprobar las predicciones y orientar futuras aplicaciones clínicas u otras alternativas que debamos probar”, advierte la Dra. Otero.
El diseño también contempla un escenario en el que los parámetros predichos no produzcan efecto. En ese caso la pregunta se desplaza hacia las razones de la discrepancia entre el modelo y la respuesta cerebral registrada, un resultado que el equipo asume como parte del trabajo y no como término del proyecto. El equipo tiene planificada una actividad en Reñaca durante los primeros días de noviembre con las personas mayores que participaron en los registros, para explicarles cómo se utilizaron los datos que aportaron.
“Así buscamos fomentar el intercambio con la sociedad, sobre todo con quienes han participado en la investigación”, concluye la investigadora.
Texto por Luis Francisco Sandoval, Agencia S&M Comunicaciones.