Hacia la Cartografía Causal de las Redes de Memoria Episódica iEEG Mediante Estimulación Cerebral Multimétodo

El deterioro de la memoria episódica ocurre cuando las enfermedades afectan al hipocampo y su red de áreas cerebrales interactuantes. Se requiere una mejor comprensión de los mecanismos cerebrales de la memoria para desarrollar tratamientos. Este proyecto desarrollará enfoques experimentales que utilicen la estimulación para manipular las relaciones cerebro-conducta en humanos y así probar directamente cómo la red hipocampal sustenta la memoria. La electroencefalografía intracraneal (iEEG) ofrece oportunidades para estudiar la base neural de la memoria con alta resolución espacial y temporal. Muchos experimentos han identificado señales iEEG asociadas con la memoria, por ejemplo, comparando instancias de éxito de memoria con fallos. Sin embargo, la relevancia funcional de estas señales sigue sin estar clara, ya que tales comparaciones pueden identificar señales de procesos cognitivos externos y co-ocurrentes. Un enfoque rutinario para abordar esta limitación en las neurociencias conductuales es mediante manipulaciones bidireccionales, es decir, la mejora o inhibición exógena del supuesto proceso neural y las pruebas de la correspondiente mejora o inhibición del rendimiento conductual. Este enfoque ha sido subutilizado en la investigación de la memoria humana con iEEG, en parte debido a las dificultades para influir de manera confiable en la memoria o las señales neurales con las manipulaciones actualmente disponibles, como la estimulación eléctrica directa (DES) a través de electrodos iEEG. Como una ruta para lograr experimentos de manipulación bidireccional en la investigación de la memoria humana con iEEG, este proyecto utiliza una herramienta de estimulación electromagnética no invasiva que influye de manera confiable y robusta en la actividad de la red hipocampal y el rendimiento de la memoria, llamada "estimulación indirectamente dirigida al hipocampo" (HITS). HITS se utilizará con iEEG por primera vez para identificar patrones de actividad de la red hipocampal relacionados con la mejora versus el deterioro del rendimiento conductual de la memoria. Para probar rigurosamente la relevancia conductual, utilizaremos un enfoque de aprendizaje automático en bucle cerrado para identificar los parámetros de DES que reproduzcan los patrones de actividad iEEG de la red hipocampal generados por HITS, y luego probaremos si la aplicación de DES para mejorar o inhibir estos patrones de actividad iEEG de la red hipocampal produce la correspondiente mejora versus deterioro del rendimiento conductual de la memoria. Así, la manipulación bidireccional se utilizará para probar directa/causalmente las señales iEEG del comportamiento de memoria. El modelado a nivel grupal de los parámetros de DES que imitan los efectos de HITS se utilizará para ampliar la accesibilidad de las manipulaciones bidireccionales para futuras investigaciones que prueben los mecanismos de la memoria en muestras más grandes de iEEG en múltiples sitios que carecen de la capacidad técnica para HITS. En tres sitios, probaremos si las manipulaciones bidireccionales de la participación de la actividad de la red hipocampal en el rendimiento de la memoria son más exitosas para DES informado por HITS versus DES basado en hipótesis a priori. Este proyecto exploratorio sentará así las bases para futuros estudios que prueben rigurosamente el apoyo de la red hipocampal al rendimiento conductual de la memoria utilizando manipulaciones experimentales bidireccionales y establecerá una colaboración de investigadores multidisciplinarios en múltiples instituciones para realizar esta innovadora investigación mecanicista de la memoria.