Las respuestas que ofrece la neurociencia a la discapacidad física

Uno de los grandes objetivos de la neurociencia es dar respuesta a las distintas patologías neurológicas que a día de hoy sufre el ser humano. Esto significa, que el creciente conocimiento sobre el cerebro, ayudará sin duda en la lucha de enfermedades como el Parkinson, el Alzheimer o la Esclerosis Múltiple.

Sin embargo, cuando la neurociencia converge con el uso de nuevas tecnologías, este campo puede ser más amplio, y ofrecer respuestas también a otro tipo de enfermedades o la discapacidad física o funcional.

Hoy abordamos algunos casos de éxito en este sentido.

Cómo nace esta nueva disciplina

Está claro que el avance de la ciencia y la tecnología, genera nuevas oportunidades. Además la neurociencia es un campo muy multidisciplinar, donde convergen áreas como la biología, la psicología, o las nuevas tecnologías de la información y la comunicación.

Al conocimiento sobre cómo funciona realmente el cerebro, los procesos implicados en cada una de nuestras acciones, pensamientos, emociones o decisiones, se le une la capacidad de medir e interpretar la actividad cerebral, y las posibilidades aplicadas al ámbito de la salud que ofrecen la robótica o la IA entre otros.

Uno de los programas científicos más ambiciosos de nuestro tiempo es el programa BRAIN, creado por el neurobiólogo español Rafael Yuste. Es un programa que está en su tercer año de andadura, durará otros 9 más y él se van a invertir un total de 4.500 millones de dólares.

Es habitual encontrar en los laboratorios de este programa a un hombre tetrapléjico como parte de un ensayo clínico de lo que se denomina BCI (Interfaz Cerebro-Computador), donde un implante cerebral (chip), interpreta la actividad neuronal cada vez que piensa y lo traduce en una acción, que puede ser mover un brazo robótico para coger una taza, o mover el cursor del ratón en un ordenador.

Este programa, es sin duda, el gran exponente en investigación en este campo, pero no el único.

Un caso de éxito reciente

Recientemente se ha reportado un ensayo clínico con resultados muy esperanzadores.

Investigadores brasileños utilizando tecnología de Realidad Virtual (VR), un exoesqueleto e interfaces cerebro-computadora, ayudaron a ocho pacientes con paraplejia a recuperar parcialmente la sensibilidad de sus miembros inferiores y el control de su musculatura.

El tratamiento consistía en un entrenamiento con VR en un ambiente simulado donde la persona aparecía con un cuerpo virtual de sí mismo (avatar), en un entorno en el cual podía aprender a moverse gradualmente e interactuar a través de interfaces BCI. Por otra parte, también se usó un sistema de sustitución sensorial por medio de retroalimentación vibrotáctil que les hacía sentir cuándo pisaban el suelo y caminaban en el ambiente virtual.  Mientras, un ordenador registraba patrones de actividad cerebral a través de un electroencefalógrafo (EEG). Esto implicó que tanto la persona como el ordenador se entrenaran en dicha tarea.

Después de varias sesiones de entrenamiento, fueron puestos en un exoesqueleto que era controlado por el cerebro del sujeto de manera similar a como realizaban el entrenamiento en VR. Fue un programa intensivo de 12 meses de duración con uno resultados sorprendentes, incluso para los propios investigadores:

Una paciente informó que ahora podría salir de la casa e incluso conducir un coche, aunque ayudado con muletas. Cuatro de los pacientes se rediagnosticaron de paraplejía total a paraplejía incompleta; mostrando en diagnósticos por neuroimágenes posteriores reducciones en las regiones afectadas por las lesiones medulares. Otro paciente fue capaz de recuperar funciones viscerales y poder decir cuándo tenía necesidad de ir al baño. Estos resultados además, están avalados también por estudios neurofisiológicos.

La importancia de la capacidad de recuperación del cerebro o la neuroplasticidad

Nuestro sistema nervioso central tiene una gran capacidad de recuperación. De hecho un nuevo caso de éxito, muy reciente también, lo ilustra.

Investigadores de la Universidad de Louisville en Kentucky, han desarrollado un innovador método que incorpora estimulación eléctrica a través de un implante en la columna vertebral y técnicas de rehabilitación tradicionales, con el cual pudieron restaurar el movimiento voluntario en las piernas de un hombre, que sufrió una lesión que le provocó incapacidad de mover sus extremidades.

El parapléjico había perdido el uso de sus piernas, después de haber cortado por completo su espina dorsal en un accidente de tráfico, además no había mostrado mejora alguna, a pesar de 80 sesiones de fisioterapia regular. Pero gracias al método desarrollado, los médicos pudieron reactivar sus nervios, utilizando estimulación epidural de la médula espinal (scES).

Los investigadores colocaron un estimulador dentro del cuerpo y lo conectaron al generador central de patrones (CPG), un mini cerebro que se encuentra dentro de la médula espinal, el cual es capaz de interpretar la información sensorial y mover los músculos en consecuencia.

Cuando se enciende el estimulador, envía comandos como “mover la pierna derecha” que despiertan las células nerviosas de la médula espinal y, con el tiempo, permiten que se formen nuevas vías neuronales en el cerebro.

El protocolo de entrenamiento original incluía sesiones de entrenamiento diarias de una hora de duración con la ayuda de la estimulación epidural.

Después de 44 meses de entrenamiento, el paciente pudo mantenerse de pie independientemente y movía sus extremidades, incluso cuando el dispositivo no estaba encendido.

REFERENCIAS

1. Dobkin BH (2007) Brain-computer interface technology as a tool to augment plasticity and outcomes for neurological rehabilitation. J Physiol. 2007 Mar 15;579(Pt 3):637-42. Epub 2006 Nov 9.
2. Donati AR, Shokur S, Morya E, Campos DS, Moioli RC, Gitti CM, Augusto PB, Tripodi S, Pires CG, Pereira GA, Brasil FL, Gallo S, Lin AA, Takigami AK, Aratanha MA, Joshi S, Bleuler H, Cheng G, Rudolph A, Nicolelis MA (2016) Long-Term Training with a Brain-Machine Interface-Based Gait Protocol Induces Partial Neurological Recovery in Paraplegic Patients. Sci Rep. 2016 Aug 11;6:30383. doi: 10.1038/srep30383.
3. Shokur S, Gallo S, Moioli RC, Donati AR, Morya E, Bleuler H, Nicolelis MA. (2016) Assimilation of virtual legs and perception of floor texture by complete paraplegic patients receiving artificial tactile feedback. Sci Rep. 2016 Sep 19;6:32293. doi: 10.1038/srep32293.
4. UOLFNEWS - Individual with complete spinal cord injury regains voluntary motor function
5. Nature (July 2017) Motor recovery after activity-based training with spinal cord epidural stimulation in a chronic motor complete paraplegic. Enrico Rejc, Claudia A. Angeli, Darryn Atkinson & Susan J.
6. Excelsior - Entendiendo al cerebro; entrevista con Rafael Yuste