Las lesiones de la
médula espinal suelen causar cambios
permanentes en la fortaleza, la sensibilidad y otras funciones
corporales debajo del sitio de la lesión. Una lesión de la médula espinal corta
los nervios que transportan las señales desde el cerebro hasta las
extremidades. Los nervios no vuelven a crecer.
Desde hace años,
los médicos han estado experimentando con la posibilidad de que ‘puentear’ ese
daño gracias a implantes de estimulación eléctrica pueda restaurar esas
funciones en las personas.
Tres parapléjicos
que sufrieron lesiones de la médula espinal cervical hace muchos años ahora
pueden caminar con la ayuda de muletas o un andador gracias a los nuevos
protocolos de rehabilitación que combinan la estimulación eléctrica dirigida de
la médula espinal lumbar y la terapia asistida por peso.
El estudio STIMO – STImulation Movement Overground – dirigido por la Escuela Politécnica Federal de Lausana (EPFL) y el Hospital
Universitario de Lausana (CHUV) en Suiza es objeto de dos artículos publicados en
la edición del 31 de octubre 2018 de las revistas Nature y Nature
Neuroscience.
Este estudio STIMO establece
un nuevo marco terapéutico para mejorar la recuperación de una lesión de la
médula espinal. Todos los pacientes involucrados en el estudio recuperaron el
control voluntario de los músculos de las piernas que habían estado paralizados
durante muchos años.
Grégoire Courtine, neurocientífico
de la Escuela Politécnica Federal de Lausana, lleva años investigando cómo
hacer que personas con la médula espinal dañada vuelvan a andar. Ya ha
demostrado previamente sus avances en monos y ratas.
Ahora, en
colaboración con la neurocirujana Jocelyne Bloch, del Centro hospitalario Universitario
de Vaud, ha logrado que tres hombres parapléjicos puedan caminar con ayuda de muletas o andadores gracias a implantes
inalámbricos en la médula, que se pueden activar y desactivar
mediante un dispositivo en forma de reloj que obedece a la voz del usuario.
Los electrodos
están conectados por un cable al neuroestimulador, colocado en el abdomen bajo
la piel. Un reloj con reconocimiento de voz permite al paciente activar su
estimulador.
El hecho que
después de varios meses de estimulación, estos tres hombres hayan podido
retomar el control de sus músculos paralizados, sin activar la estimulación, es una prueba sólida de que el cerebro y la
médula espinal restablecieron conexiones naturales.
Estudios
estadounidenses previos, publicados en setiembre 2018 en Nature Medicine y en Nature Reviews Neurology, con enfoques más
empíricos, como los protocolos de estimulación eléctrica continua, habían
demostrado que algunas personas con paraplejía podían caminar con la ayuda de
sistemas de soporte y estimulación, pero solo en distancias cortas y siempre
que la estimulación estuviera activada. Tan pronto como se desactivaba, los
pacientes regresaban a su estado de parálisis.
El equipo de la
neurocientífica Kristin
Zhao en la Clínica Mayo de Rochester anunció que un hombre de 29 años – que
se quedó parapléjico en 2013 tras un accidente en una moto de nieve – fue capaz de caminar 100 metros con
ayuda de un andador y la estimulación eléctrica continua de su médula espinal
tras más de 25 semanas de sesiones.
El grupo de la
neurocirujana Susan
Harkema, de la Universidad de Louisville, en esa misma fecha, publicó que dos
de sus pacientes parapléjicos habían logrado dar unos pasos tras 15 y 85 semanas de sesiones de rehabilitación y estimulación
eléctrica continua.
A diferencia de los
hallazgos de estos dos trabajos independientes, sobre un concepto similar, se
ha demostrado que la función
neurológica persistía más allá de las sesiones de entrenamiento, incluso
cuando se desactivaba la estimulación eléctrica. Gracias a sensores en los pies
de los pacientes, un programa informático envía pulsos eléctricos que intentan
facilitar los movimientos voluntarios residuales imitando las señales
eléctricas naturales del cerebro.
Los nuevos
protocolos de rehabilitación basados en esta neurotecnología dirigida llevan a
mejorar la función neurológica al permitir que los participantes entrenen
activamente las capacidades naturales de andar por tierra en el laboratorio
durante largos periodos de tiempo, a diferencia del entrenamiento pasivo, como
el escalonamiento asistido por exoesqueleto.
Imitar cómo el
cerebro activa la médula
Los hallazgos se
basan en una profunda comprensión de los mecanismos subyacentes obtenidos
durante años de investigación en modelos animales. Así los científicos pudieron
imitar en tiempo real cómo el
cerebro activa naturalmente la médula espinal.
El momento exacto y
la ubicación de la estimulación eléctrica son claves para que el paciente pueda
producir el movimiento deseado. También es esta coincidencia temporal la que
desencadena el crecimiento de nuevas
conexiones nerviosas.
Para administrar la
estimulación eléctrica, el equipo utilizó mapas de activación de las neuronas
motoras y modelos para identificar los patrones óptimos en diferentes grupos
musculares. La estimulación fue producida por un generador de impulsos
controlado en tiempo real mediante comunicación inalámbrica, y cronometrado
para coordinarla con el movimiento previsto.
A los pocos días de
comenzar el tratamiento, los pacientes empezaron a caminar por una cinta de
andar y en el suelo con ayuda de arneses
inteligentes mientras recibían estimulación. Fueron capaces de ajustar
la elevación de sus pasos y la longitud de la zancada. Con el tiempo, lograron
caminar en la cinta durante una hora.
Sesiones de
rehabilitación
En posteriores
sesiones de rehabilitación, los tres participantes pudieron caminar con las
manos libres durante más de un kilómetro con la ayuda de la estimulación
dirigida y de los arneses.
Estas sesiones
largas y de alta intensidad resultaron cruciales para desencadenar la plasticidad, la capacidad intrínseca
del sistema nervioso para reorganizar las fibras nerviosas, que conduce a una
mejor función motora. Tras meses de entrenamiento, los pacientes pudieron
controlar de manera voluntaria los músculos de las piernas sin necesidad de
estimulación eléctrica y dar algunos pasos por si mismos con las manos libres.
"Como un reloj suizo"
Los científicos han
logrado un nivel de precisión sin precedentes. La estimulación eléctrica
dirigida debe ser tan precisa como un reloj suizo. En este método, se implantan
una serie de electrodos sobre la médula espinal que permiten apuntar a grupos
musculares individuales en las piernas. Las configuraciones seleccionadas de
los electrodos activan regiones específicas de la médula, imitando las señales
que el cerebro emitiría para dar la orden de andar.
El desafío para los
pacientes era aprender a coordinar la intención de sus cerebros de caminar con
la estimulación específica, pero eso no tardó en suceder.
Los tres
participantes del estudio pudieron caminar con soporte de peso corporal después
de solo una semana de calibración, y el control muscular voluntario mejoró
enormemente dentro de los cinco meses de entrenamiento. El sistema nervioso
humano respondió al tratamiento aún más profundamente de lo que se esperaba.
Una ‘start-up’ para
llevar el tratamiento a hospitales de todo el mundo
La 'startup' GTX
medical, co-fundada por Courtine y Bloch, utilizará estos hallazgos para
desarrollar neurotecnología a medida con el objetivo de convertir este
paradigma de rehabilitación en un tratamiento disponible en hospitales y
clínicas de todo el mundo.
Están desarrollando
neurotecnología de próxima generación que también se probará muy pronto tras la
lesión, cuando el potencial de recuperación sea alto y el sistema neuromuscular
aún no haya sufrido la atrofia que sigue a la parálisis crónica. Su objetivo es
desarrollar un tratamiento accesible.
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El equipo de la
investigación refinó la estimulación para que funcionara junto con el sistema
sensorial proprioceptivo del paciente.
La propriocepción es
la capacidad de saber la posición exacta de las piernas en todo momento, lo que
permite una coordinación precisa de sus movimientos. Cuando uno cierra los
ojos, sabe exactamente dónde tiene la pierna, sin tener que verla. Hay una
compleja red de información que vuelve a la médula espinal desde la pierna
sobre dónde está la pierna en el espacio.
Los investigadores descubrieron
que una estimulación nerviosa constante sobrecarga al sistema proprioceptivo de
una persona. Si se estimula toda la médula espinal, se activan todos los
músculos a la vez y el movimiento de la pierna se bloquea.
Cuando la
estimulación se administró en pulsos que funcionaban en conjunto con el sistema
proprioceptivo, los pacientes lograron una mejora sorprendente en su capacidad
de mover de forma coordinada las piernas que habían estado paralizadas.
Averiguaron cómo
administrar esos pulsos de estimulación en la médula espinal al paso adecuado,
al ritmo adecuado, que no perturbaría el sistema sensorial proprioceptivo. Unas
largas sesiones de entrenamiento de alta intensidad parecen haber activado la
capacidad del sistema nervioso de reorganizar las vías nerviosas alrededor de
los nervios dañados. Como resultado, los pacientes tienen una mejor función
motora incluso cuando la estimulación nerviosa se ha apagado.
La experiencia
incluye dos fases:
* En la primera, la estimulación permite una activación de los músculos y aumenta la resistencia en el entrenamiento.
* En una segunda fase, se empieza a ver una recuperación neurológica, es decir, que ciertos movimientos se han vuelto posibles sin estimulación.
* En la primera, la estimulación permite una activación de los músculos y aumenta la resistencia en el entrenamiento.
* En una segunda fase, se empieza a ver una recuperación neurológica, es decir, que ciertos movimientos se han vuelto posibles sin estimulación.
Estimulación eléctrica
funcional para lesiones de la médula espinal
La estimulación
eléctrica funcional puede beneficiar a las personas que tienen una lesión de la
médula espinal. Este tratamiento utiliza tecnología informática para enviar
señales eléctricas de bajo nivel a músculos específicos de las piernas, los
brazos, las manos u otras zonas.
La estimulación
eléctrica puede provocar que los músculos se contraigan, y esto fomenta el
aumento de la masa muscular o al control muscular. La actividad muscular
también puede ayudar a reducir los espasmos musculares.
La estimulación
eléctrica funcional puede mejorar lo siguiente:
* La amplitud del movimiento
* La amplitud del movimiento
* El uso funcional
de las manos, los brazos o las piernas
* La circulación
sanguínea y la salud del corazón
* El
acondicionamiento aeróbico y el estado físico en general
* La capacidad para
prevenir la pérdida de densidad ósea.
Ver :
El sistema nervioso para simpático
El cerebro comparado a internet y a una computadora
Nanotecnología y cerebro
El cerebro comparado a internet y a una computadora
Nanotecnología y cerebro
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