Encuentran modificaciones de la conectividad entre áreas cerebrales del ratón producidas por métodos no invasivos de electroestimulación que producen mejoras de memoria

Un nuevo estudio muestra los mecanismos mediante los cuales la estimulación no invasiva del nervio vago en ratones mejora su memoria. Concretamente, muestra que la electroestimualción cambia la forma en la que diferentes áreas cerebrales interactúan entre ellas. Este proyecto es fruto de una colaboración entre grupos de investigación del Departamento de Medicina y Ciencias de la Vida (MELIS) y el Departamento de Tecnologías de la Información y las Comunicaciones (DTIC) de la UPF. Ha sido coordinado por Andrés Ozaita, investigador principal en el Laboratorio de Neurofarmacología-NeuroPhar, y publicado en la revista Frontiers in Cellular Neuroscience.

Las técnicas de estimulación eléctrica del cerebro se basan en la plasticidad de sistema nervioso y tienen un amplio abanico de potenciales aplicaciones terapéuticas. Específicamente la estimulación del nervio vago está aprobada como una terapia para el tratamiento de la epilepsia o la depresión que no responden a fármacos, ya que las ramificaciones de este nervio llevan información a áreas del cerebro desreguladas en ambas enfermedades. Algunas de estas regiones como la amígdala, la corteza prefrontal y el hipocampo, también son relevantes para la atención y memoria.

Por este motivo, se ha visto que la técnica también produce una mejora cognitiva y su uso se está investigando para otras aplicaciones. En un principio la estimulación se hacía de forma invasiva, implantando el dispositivo que aplica impulsos eléctricos mediante una operación quirúrgica. Posteriormente se desarrollaron aproximaciones no invasivas, que estimulan la superficie de la piel de zonas por las que pasan las ramas del nervio.

En un estudio previo demostraron por primera vez que la electroestimulación en la oreja de roedores modelo de discapacidad intelectual produce una mejora cognitiva. Lo hicieron mediante un dispositivo que se aplica en una zona accesible de la oreja del ratón, a la que llegan ramificaciones del nervio vago. “La tecnología para estimular eléctricamente las ramificaciones del nervio vago en la oreja es sencilla, práctica y segura” explica Antoni Ivorra, líder del grupo de investigación en Electrónica Biomédica (BERG) y profesor del DTIC.

En este nuevo trabajo han buscado los efectos medibles de este tipo de técnicas de electroestimulación a nivel cerebral. “Observamos que por un lado la electroestimulación en condiciones que mejoran la memoria no cambia de forma significativa la actividad cerebral, al menos en las treinta áreas analizadas. Sin embargo, sí se produce un cambio relevante en cómo las diferentes áreas cerebrales interactúan entre ellas a nivel funcional”, explica Andrés Ozaita. “Hemos visto que áreas cerebrales que están más involucradas en procesar información periférica, después de la electroestimulación están mejor conectadas con áreas más frontales que están involucradas en la consolidación de la memoria”, añade.

La electroestimulación en condiciones que mejoran la memoria no cambia de forma significativa la actividad cerebral, al menos en las treinta áreas analizadas. Sin embargo, sí se produce un cambio relevante en cómo las diferentes áreas cerebrales interactúan entre ellas a nivel funcional.

Por otro lado Cecilia Brambilla-Pisoni, primera autora del estudio, explica: “también hemos estudiado una serie de redes funcionales llamadas Default Mode Network (redes por defecto), que están predominantemente conectadas cuando el cerebro no está activo, no hace tareas que requieran atención. Nos centramos en esta red porque estas áreas son como una firma de la actividad cerebral que permite comparar diferentes cerebros”.

“Nuestros resultados aportan nuevo conocimiento acerca del impacto de la estimulación transcutanea en la conectividad del cerebro, y contribuyen a determinar el potencial uso de estas técnicas no invasivas de neuromodulación electrocéutica en la medicina. En estudios futuros queremos entender qué otras aplicaciones puede tener la electroestimulación no invasiva del nervio vago, para lo que nos interesaremos por sus potenciales efectos antiinflamatorios, dado que podría ser de interés en diversas patologías cerebrales”, concluye Andrés Ozaita.

Artículo de referencia

Brambina-Pisolli et al. Auricular transcutaneous vagus nerve stimulation acutely modulates brain connectivity in mice. Front. Cell. Neurosci., April 2022. DOI: 10.3389/fncel.2022.856855.

Imagen:

Gráficos que muestran la connectividad de las redes en las diferentes áreas del cerebro, en condiciones normales (izquierda) y en la electroestimulación transcutánea (derecha). Cada línea representa la actividad correlativa de la actividad de las áreas cerebrales señaladas. Imagen extraída del artículo DOI: 10.3389/fncel.2022.856855.