Esperanza para los pacientes con Alzheimer porque los láseres se utilizan para despertar recuerdos “perdidos”

Dheeraj Roy utiliza ratones para explorar tratamientos específicos para el Alzheimer

Piense en la mente como una biblioteca, dice Dheeraj Roy, y la información como un libro.

Una vez que el libro se almacena en un estante, se codifica y se convierte en un recuerdo. En una biblioteca cerebral saludable, la mente hace un índice. Pero, ¿y si esa referencia se vuelve confusa o desagradable? “Si no conoce el índice, no hay forma y podría encontrar uno entre un millón de libros”, dice Roy.

Roy, un candidato a doctorado en el Instituto Tecnológico de Massachusetts (MIT), describe un dilema que ha desconcertado a los psicólogos cognitivos durante décadas: si no hay recuerdo, ¿ha desaparecido un recuerdo? En ausencia de medios para probar la hipótesis en el laboratorio, la suposición fue afirmativa. Pregúntele a un paciente temprano de Alzheimer qué comió en el desayuno, y el hecho de no recordar las tostadas frente a las gachas se tomará como prueba de que la memoria nunca se ha arraigado.

Por eso la tesis doctoral de Roy, publicada en Nature en marzo, provocó tanta intriga. Al estudiar ratones en las primeras etapas de la enfermedad de Alzheimer, Roy descubrió que los animales no solo podían formar nuevos recuerdos, una vez que estos recuerdos eran “olvidados”, podían recuperarse, se les brindaba poca ayuda. Esto tiene consecuencias para los 40 millones de personas con Alzheimer en todo el mundo. Ofrece una estrategia para mejorar la memoria que podría superar el modesto beneficio de los medicamentos disponibles. También sugiere que la estimulación cerebral profunda, una terapia neuroquirúrgica más comúnmente utilizada para tratar la enfermedad de Parkinson, tiene un beneficio limitado para las personas con Alzheimer.

“La gente pregunta, ¿qué piensas de eso? Y es todo lo contrario: no pensamos en eso “, dice Roy. “Si soy sincero, supongo que estos animales con Alzheimer no lo recordarían. Pensamos como todos los demás, y cuando no podíamos entender nuestros resultados y teníamos que cambiar nuestra forma de pensar. “

Roy, de 29 años, migró tarde a la neurociencia. “Viniendo de un hogar indio, todo lo que escuchas es ‘médico o ingeniero’ y es una broma, pero en realidad es verdad”, dice. Siguió el camino de la bioingeniería y se interesó por la memoria solo después de un difícil viaje a la India en 2011. Abrazando a su abuela, Roy se dio cuenta de que ya no sabía quién era. Sus padres habían ocultado la gravedad de su estado. Si alguien te dice por teléfono que alguien se está “olvidando”, no entiendes realmente el impacto hasta que lo conoces y tienes que presentarte de nuevo y decirle que eres el sobrino menor, que eres el que le gusta. dulces. Roy se unió al Laboratorio de Investigación de Neurociencias Tonegawa del MIT en 2012.

Su momento fue fortuito. Ese año, los colegas del Laboratorio Tonegawa publicaron una investigación de referencia en Nature en la que, por primera vez, los científicos activaron células en el hipocampo de ratones que son cruciales para el almacenamiento de la memoria. Hasta entonces, los investigadores han podido discernir qué regiones del cerebro realizan funciones particulares desactivando células. Utilizaron una herramienta nueva y más precisa llamada optogenética, que puede “atraer” neuronas profundas al cerebro mediante pulsos de luz. “Dije, espera, ¿podemos usar esto también para el Alzheimer?” Roy dice.

Si pones un ratón sano en una caja y te administras una pequeña descarga eléctrica en los pies, la próxima vez que te encuentres con la caja, se congelará de miedo. Sin embargo, un ratón de siete meses con Alzheimer temprano no recordará la caja por segunda vez. En lugar de congelarse, se las arreglará explorando su “nuevo” entorno sin preocupaciones.

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Roy pasó un año tratando de desarrollar un medio para manipular las células de memoria en ratones con Alzheimer. Estaba tratando de desarrollar un virus inofensivo que etiquetaría las células de memoria del cerebro, llamadas células de engramas, con un gen, la parte “genética” de la “optogenética”. El gen, una proteína llamada canalrodopsina, forma poros en las membranas de las neuronas. Cuando la luz incide sobre los poros, se abren, inundando las células con iones cargados positivamente que “tiran” de las neuronas. No fue fácil: “Un año de resolución de problemas”, dice Roy. “Si quieres saber cómo se ve eso, me golpearía la cabeza en el banco cuando todo fallara e iría al bar por la noche”.

Finalmente, inventó un virus que funcionó. Pero pronto descubrió que los circuitos cerebrales de los ratones más viejos con Alzheimer más desarrollado estaban demasiado llenos de placas pegajosas de proteína amiloide que se forman en el cerebro de los enfermos. En cambio, los ratones de siete meses aún no tenían placas, pero tenían pérdida de memoria: metidos en la caja, no recordaban la conmoción. Al perforar un pequeño agujero en el cráneo del ratón e insertar un cable de fibra óptica, Roy pudo estimular las células del engrama con pulsos de luz. Descubrió que fortalece las conexiones sinápticas entre las neuronas, lo que ayuda a reformar los recuerdos. Una vez disparados, los ratones se congelarían. No solo recordaban la caja, sino que podían conservar la memoria hasta por seis días si se les aplicaba un tratamiento de luz de tres horas.

“Pensé que los resultados fueron notables y emocionantes”, dice Raymond Kelleher, profesor asistente de neurología en el Hospital General de Massachusetts. “Realmente hay mucho interés en un área relativamente descuidada, esta fase de la memoria llamada recuperación o recuerdo”. Los pacientes de Alzheimer y sus familias a menudo le preguntan a Kelleher si pueden hacer algo para mejorar la memoria. El estudio de Roy, dice Kelleher, proporciona una base científica para la técnica de “señales”, en la que un paciente recibe pistas parciales de un recuerdo aparentemente olvidado.

El instrumento de pulsación de luz es, por supuesto, demasiado invasivo para ser utilizado en humanos. Sin embargo, los hallazgos de Roy pueden tener una implicación más inmediata para las personas con Alzheimer. La estimulación cerebral profunda (DBS, por sus siglas en inglés), en la que gran parte del cerebro se aplica mediante electrodos implantados debajo del cráneo, se está desarrollando como tratamiento para la enfermedad de Alzheimer. Los pacientes pueden recuperar algunas funciones cognitivas a través de la estimulación cerebral profunda, pero a menudo solo temporalmente. Cuando Roy aplicó el método optogenético a cada neurona en un hipocampo de ratón, el animal no mostró una memoria de memoria mejorada, solo funcionó cuando se dirigió a grupos precisos de células de memoria.

“Creo que lo que profundiza el cerebro es el endurecimiento de la mayoría de las entradas al hipocampo”, dice Roy. En otras palabras, en un día nublado puede ser difícil encontrar el sol. Cargar todo el hipocampo hará que el sol sea más brillante, pero también creará más nubes. El próximo desafío de Roy es aprender cómo apuntar y extraer neuronas de memoria sin usar un cable de fibra óptica invasivo. O, tomando prestado de su metáfora, se encarga de despejar las nubes para agudizar el sol.

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