Ο αλγόριθμος που κωδικοποιεί τις αναμνήσεις

Αμερικανοί ερευνητές έχουν φτιάξει ένα εμφύτευμα για να βοηθήσουν τον «απενεργοποιημένο» εγκέφαλο να κωδικοποιεί αναμνήσεις, δίνοντας ελπίδες για τους ασθενείς με Αλτσχάιμερ και όσους δεν μπορούν να θυμηθούν λόγω τραυματισμών το παρελθόν τους.  

Το εμφύτευμα, που είναι αποτέλεσμα δεκαετούς συνεργασίας μεταξύ του πανεπιστημίου της Νότιας Καλιφόρνια (USC) και του Ιατρικού Κέντρου Wake Forest Baptist, περιλαμβάνει μια μικρή σειρά ηλεκτροδίων, με ρόλο-κλειδί έναν αλγόριθμο που μιμείται τα ηλεκτρικά σήματα που χρησιμοποιεί ο εγκέφαλος προκειμένου να μεταφράσει τις μεσοπρόθεσμες μνήμες σε μόνιμες αναμνήσεις.

Ετσι μπορεί να είναι εφικτό να παρακαμφθεί η προβληματική περιοχή του εγκεφάλου, παρόλο που δεν είναι δυνατόν να «διαβαστεί» μια μνήμη. «Είναι σαν να μπορείς να μεταφράσεις από τα Ισπανικά στα Γαλλικά χωρίς να είσαι σε θέση να καταλάβεις καμία από τις δυο γλώσσες», εξηγεί ο Τέντ Μπέργκερ του USC, που είναι επικεφαλής του σχεδίου. Το εμφύτευμα έχει δοκιμαστεί με επιτυχία σε ποντίκια και πιθήκους.

Τώρα θα αξιολογηθεί η απόδοση του στους ανθρώπινους εγκεφάλους, ανέφερε η ομάδα των ερευνητών σε διεθνές συνέδριο που έγινε στο Μιλάνο.

Ελπίδες για θεραπεία εκφυλιστικών ασθενειών

Το σχέδιο χρηματοδοτείται μεν από την Darpa -την Αμυντική Υπηρεσία Προηγμένων Ερευνών- που ενδιαφέρεται κυρίως να βρει τρόπους να βοηθηθούν οι στρατιώτες που λόγω τραυματισμών υποφέρουν από απώλεια μνήμης.

Αλλά τα αποτελέσματα των δοκιμών μπορεί να βοηθήσουν και στη θεραπεία των νευροεκφυλιστικών ασθενειών, συμπεριλαμβανομένου και του Αλτσχάιμερ, δίνοντας την δυνατότητα στα σήματα να παρακάμπτουν τα κατεστραμμένα κυκλώματα στον ιππόκαμπο, που είναι το κέντρο μνήμης του εγκεφάλου.

Η είσοδος αισθητήρων στον εγκέφαλο, όπως ήχων, εικόνων, οσμών ή συναισθημάτων- δημιουργούν περίπλοκα ηλεκτρικά σήματα που «ταξιδεύουν» μέσα στον ιππόκαμπο.

Αυτή η διαδικασία των νευρώνων περιλαμβάνει και την επανακωδικοποίηση των σημάτων αρκετές φορές, έτσι ώστε έχουν μια αρκετά διαφορετική ηλεκτρική υπογραφή, όταν είναι έτοιμες να αποθηκευτούν στο κουτί των μακροπρόθεσμων αναμνήσεων.

Η ζημιά που παρεμβαίνει σε αυτή την μετάφραση, μπορεί να εμποδίσει τον σχηματισμό μακροπρόθεσμων αναμνήσεων χωρίς να επηρεάζονται οι πολύ παλιές μνήμες – γι αυτό και ορισμένοι που υποφέρουν από τραύμα στον εγκέφαλο ή σχετικές ασθένειες μπορούν και θυμούνται γεγονότα από το πολύ μακρινό παρελθόν, αλλά όχι από το πρόσφατο.

Ψάχνοντας τον «τέλειο» αλγόριθμο

Ο αλγόριθμος της «μετάφρασης» προέκυψε αρχικά από τα πειράματα σε ζώα, αλλά και από μελέτη περιπτώσεων εννέα ασθενών με επιληψία στους οποίους είχαν εμφυτευθεί ηλεκτρόδια στον ιππόκαμπο για να αντιμετωπιστούν οι χρόνιες κρίσεις. Οι ερευνητές μελετούσαν τα δεδομένα εισόδου και εξόδου που έστελναν οι εγκέφαλοι των ασθενών ενώ έκαναν απλά πράγματα, όπως να θυμηθούν διαφορετικά σχήματα σε μια οθόνη υπολογιστή.

Τα αποτελέσματα χρησιμοποιήθηκαν για να τελειοποιηθεί ο αλγόριθμος μέχρι που μπορούσε να προβλέψει με ακρίβεια της τάξεως του 90% πως έπρεπε να μεταφραστούν τα σήματα που έστελνε ο εγκέφαλος.

Το επόμενο βήμα είναι να σταλούν τα μεταφρασμένα σήματα πίσω στον εγκέφαλο του ασθενούς που έχει βλάβη στον ιππόκαμπο, με την ελπίδα ότι θα παρακαμφθούν τα προβληματικά σημεία και θα αποθηκευτεί μια μακροπρόθεσμη μνήμη.