El Marine Biological Laboratory (MBL), ubicado en Woods Hole, Massachusetts, se encuentra en la vanguardia de la investigación sobre los mecanismos moleculares de la memoria humana. Este innovador proyecto es liderado por el profesor de neurociencia Andre Fenton de la Universidad de Nueva York y el profesor asistente Abhishek Kumar, de la Universidad de Wisconsin-Madison.
Fenton ha declarado: “Mi trabajo vital es entender cómo operan las mentes, especialmente la memoria, no solo como un rastro del pasado en el cerebro, sino como una estimación del futuro que se le permite al cerebro”. Para llevar a cabo su investigación, el equipo ha integrado potentes tecnologías como NVIDIA RTX GPUs y HP Z Workstations, junto con herramientas personalizadas de inteligencia artificial y la plataforma de realidad virtual syGlass.
Este esfuerzo cuenta con el respaldo de subvenciones del Instituto Nacional de Salud Mental y la Iniciativa Chan Zuckerberg, lo que subraya su importancia en el campo de la neurociencia.
Descubriendo un Bosque Neuronal
La memoria está intrínsecamente ligada al hipocampo, una estructura cerebral en forma de C que se asemeja a un caballito de mar. Este es el principal objeto de estudio del grupo de investigación del MBL. Fenton describe las células dentro del hipocampo como un bosque donde miles de millones de neuronas se asemejan a pequeños troncos y las líneas que emergen parecen hojas.
El equipo se enfoca en una pequeña parte de estas “hojas”, representando marcadores proteicos. Esta tarea resulta increíblemente tediosa debido a que cada marcador mide aproximadamente un micrómetro. Los investigadores deben buscar entre un vasto número de células cerebrales para encontrar los marcadores correctos, que constituyen solo alrededor del 1% del total presente en el hipocampo.
A medida que avanzaban en su investigación, los científicos buscaban simplificar el proceso para estudiar estas proteínas y comprender qué estructuras variadas podrían revelar sobre la codificación de la memoria.
La Comprensión de la Memoria Puede Prevenir Enfermedades Neurológicas
El objetivo final del equipo es descubrir cómo funciona la memoria a nivel molecular, lo cual podría impulsar investigaciones sobre las causas fundamentales de enfermedades cerebrales relacionadas con la neurocognición, como el Alzheimer y la demencia. Fenton enfatiza: “Las personas no suelen pensar en la memoria como parte de su salud mental, pero casi toda disfunción mental depende de lo que almacena tu cerebro: creencias, anticipaciones y ansiedades”.
Como parte del enfoque para abordar estos problemas complejos, los investigadores están analizando cómo afecta a la memoria cuando las proteínas se localizan incorrectamente en el hipocampo. Además, estudian la correlación entre estructura y función celular mediante imágenes 3D de alta resolución almacenadas utilizando syGlass en estaciones de trabajo HP Z equipadas con múltiples NVIDIA RTX GPUs.
Kumar añade: “Si podemos entender cómo está construido algo, entonces si hay un problema, podemos diseccionarlo y llegar al fondo”. La meta es desentrañar cómo retenemos recuerdos para poder solucionar problemas cuando surgen.
Facilitando Realidad Virtual y Exploración Estudiantil
La implementación de syGlass en estaciones HP Z6 con NVIDIA RTX GPUs ha transformado esta labor científica en una exploración interactiva ideal para involucrar a estudiantes de secundaria. Kumar destaca: “El sistema HP-NVIDIA-syGlass nos permite innovar al involucrar a tres pasantes de secundaria”. Estos estudiantes mostraron interés por la ciencia y se les brindó una experiencia virtual cautivadora.
A lo largo del verano, los investigadores invitaron a estos tres estudiantes curiosos a analizar proteínas relacionadas con la memoria utilizando visores VR que ofrecían visualizaciones 3D. Su misión era identificar y etiquetar específicamente los marcadores proteicos relevantes para su investigación. Aunque parece sencillo, debieron navegar entre miles de millones de neuronas para localizar unos pocos miles de marcadores pertinentes.
Dada la exitosa experiencia del programa piloto, el equipo busca expandir las oportunidades investigativas para más estudiantes. Fenton concluye: “¿Por qué limitarlo a tres estudiantes? El próximo año podrían ser diez en múltiples ubicaciones ayudándonos a aprender sobre cerebros mientras ellos aprenden también”.
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