EEG intracraneal para evaluar cómo la estimulación no invasiva afecta la memoria dependiente del hipocampo

Este proyecto exploratorio combina la estimulación cerebral no invasiva con registros electrofisiológicos invasivos/neuroquirúrgicos en humanos para identificar los mecanismos mediante los cuales la estimulación dirigida a la red hipocampal afecta el rendimiento de la memoria episódica. La disfunción de la red hipocampal está asociada con alteraciones de la memoria episódica en diversos trastornos neurológicos y psiquiátricos. Las regiones centrales de esta red, como el hipocampo, están demasiado profundas dentro del cerebro para ser afectadas directamente por enfoques de neuromodulación no invasiva bien validados. La Estimulación Indirectamente Dirigida al Hipocampo ("HITS") aborda esta limitación al dirigirse al hipocampo indirectamente a través de ubicaciones neocorticales de la red hipocampal accesibles a la estimulación, a las cuales se aplica estimulación magnética transcraneal con patrones. HITS mejora de manera confiable el rendimiento de la memoria episódica y aumenta la actividad de resonancia magnética funcional (fMRI) de la red hipocampal, incluido el hipocampo. Sin embargo, no está claro cómo HITS afecta la actividad neural para producir estos efectos. El rendimiento de la memoria está respaldado por la actividad neural coordinada espaciotemporalmente de la red hipocampal, como en la sincronización de la actividad oscilatoria en la banda de frecuencia theta. Los investigadores plantean la hipótesis de que HITS influye directamente en esta actividad coordinada dentro de la red hipocampal. Alternativamente, HITS podría tener una variedad de efectos inespecíficos, indirectos o neuromoduladores que no son necesariamente específicos de la red hipocampal. El EEG intracraneal (iEEG) registrado a partir de macroelectrodos de profundidad multicontacto en pacientes sometidos a procedimientos neuroquirúrgicos proporciona la precisión temporal y espacial necesaria para probar la hipótesis de que HITS impacta directamente la actividad de la red hipocampal. Por lo tanto, los investigadores realizarán HITS en pacientes sometidos a iEEG. Los investigadores determinarán el impacto de HITS en la actividad de la red hipocampal versus en áreas cerebrales fuera del objetivo. Para probar si HITS influye en la coordinación de la actividad oscilatoria en la banda theta, que es especialmente importante para la memoria, los investigadores utilizarán un ritmo de estimulación que debería afectar al máximo esta actividad (estimulación con patrón de ráfagas theta) versus ritmos de control y administrarán HITS durante una tarea de memoria versus durante períodos sin tarea. Este es un proyecto exploratorio ideal porque HITS-iEEG tiene una sólida base científica, pero implica muchos desafíos técnicos y logísticos aún por resolver. El éxito podría motivar investigaciones de alto impacto utilizando HITS-iEEG. Por ejemplo, comprender los mecanismos neurales de cómo HITS mejora la memoria episódica podría iluminar cómo lograr la mejora de la memoria a través de otros métodos, como la estimulación cerebral profunda, métodos portátiles de estimulación eléctrica no invasiva o tecnologías de estimulación no invasiva de próxima generación. Esta investigación futura tendría un fuerte potencial científico, al proporcionar pruebas causales basadas en estimulación de las relaciones cerebro-conducta para la memoria. Los hallazgos podrían motivar la terapia de estimulación cerebral para trastornos neurológicos y psiquiátricos de la memoria.