Investigadors de la UPF assagen un nou mètode no invasiu d'estimulació del nervi vague en ratolins que millora la seva memòria. Han demostrat per primera vegada que la electroestimulació en l'orella de rosegadors model de discapacitat intel·lectual produeix una millora cognitiva. L'estudi és fruit d'una col·laboració entre grups de recerca del Departament de Ciències Experimentals i de la Salut (DCEXS) i el Departament de Tecnologies de la Informació i les Comunicacions (DTIC). Ha estat coordinat per Andrés Ozaita, investigador principal en el Laboratori de Neurofarmacologia-NeuroPhar, i publicat a la revista Brain Stimulation.

L'estimulació del nervi vague va sorgir com una teràpia per al tractament de l'epilèpsia o la depressió que no responen a fàrmacs, ja que les ramificacions d'aquest nervi porten informació a àrees del cervell desregulades en totes dues malalties. Algunes d'aquestes regions com l'amígdala, l'escorça prefrontal i l'hipocamp, també són rellevants per a l'atenció i memòria. Per aquest motiu, s'ha vist que la tècnica també produeix una millora cognitiva. Al principi l'estimulació es feia de manera invasiva, implantant el dispositiu que aplica impulsos elèctrics mitjançant una operació quirúrgica. Posteriorment es van desenvolupar aproximacions no invasives, que estimulen la superfície de la pell de zones per les quals passen les branques del nervi.

En estudis previs s'havia revelat la modulació de la memòria usant enfocaments invasius i no invasius en models animals i en humans, però, les aproximacions transcutanees —a través de la pell— no invasives no s'havien avaluat fins ara en models de ratolí.

Els resultats confirmen el potencial d'aquesta eina terapèutica que val la pena explorar en el context dels trastorns del neurodesenvolupament, com s'havia proposat anteriorment per a les formes invasives.

Investigadors del Grup de Recerca en Electrònica Biomèdica van desenvolupar un elèctrode per a permetre la electroestimulació no invasiva del nervi vague en ratolins. “Mikel Domingo-Gainza, estudiant del Grau en Enginyeria Biomèdica, va construir l'elèctrode durant el seu Treball de Fi de Grau”, explica Antoni Ivorra, líder del grup de recerca en Electrònica Biomèdica (BERG) i professor del DTIC. El dispositiu s'aplica en una zona accessible de l'orella del ratolí, a la qual arriben ramificacions del nervi vague.

“Vam mostrar que aquesta tecnologia aconsegueix un efecte conductual de millora cognitiva en els ratolins”, explica Anna Vázquez-Oliver, co primera autora de l'article. “Usem un test per a avaluar la memòria en el qual valorem si el ratolí recorda objectes amb els quals s'ha familiaritzat. Després de l’electroestimulació els animals obtenien millors resultats en el test, la memòria perdurava més temps”, afegeix. Aquesta seria la primera evidència en ratolins, en rates s'havia mostrat que aplicant electroestimulació a l'orella hi havia respostes cerebrals —més activitat de neurotransmissors—, però no s'havia demostrat un efecte en la conducta.

Van provar el potencial del protocol en un model de ratolí de síndrome de X fràgil i l'estimulació transcutanea va millorar també la seva memòria.

Posteriorment, van provar el potencial del protocol en un model de ratolí de síndrome de X fràgil, la forma més comuna de discapacitat intel·lectual hereditària, que sol mostrar un pobre rendiment de la memòria de reconeixement d'objectes. L'estimulació transcutanea va millorar també la seva memòria, la qual cosa recolza la seva rellevància en la modulació cognitiva en ratolins model de discapacitat intel·lectual.

En paraules de Cecilia Brambilla-Pisoni, co primera autora de l'estudi, “l'activitat que estem generant de manera artificial a les fibres del nervi vague produiria una activació d'àrees del cervell que són importants per a la memòria. Hipotetitzem que es produiria un major alliberament de noradrenalina, fent que la informació quedi més ben consolidada”.

Andrés Ozaita detalla que “els resultats confirmen el potencial d'aquesta eina terapèutica que val la pena explorar en el context dels trastorns del neurodesenvolupament, com s'havia proposat anteriorment per a les formes invasives”. Saber que aquesta tècnica és funcional obre un camp important a nivell preclínic, ja que es pot aplicar a models animals d'altres malalties. “Ara ens estem centrant en els resultats cel·lulars i moleculars que produeix aquesta intervenció per a poder dilucidar els mecanismes implicats”, conclou.

Finançament

Anna Vázquez-Oliver té una beca predoctoral del Programa de Formació de la Fundació Jérôme Lejeune per a investigar sobre el tractament de la discapacitat intel·lectual. Cecilia Brambilla-Pisoni va rebre una beca Inphinit de la Fundació La Caixa. L'estudi ha comptat amb finançament d'una beca Marie Slodowska-Curie, del Ministeri d'Economia, Innovació i Competitivitat (MINECO), l'Institut de Salut Carles III, la Generalitat de Catalunya, ICREA, la “Unitat d'Excel·lència María de Maeztu” i el Fons Europeu de Desenvolupament Regional (FEDER).

Article de referència

Vázquez-Oliver A, Brambilla-Pisoni C,  Domingo-Gainza M, Maldonado R, Ivorra A, Ozaita A.Auricular transcutaneous vagus nerve stimulation improves memory persistence in naïve mice and in an intellectual disability mouse model. Brain Stimulation, December 2019. https://doi.org/10.1016/j.brs.2019.12.024.