Un implante de chips en el cerebro devuelve la sensación de tacto a un lesionado medular

http://www.lavanguardia.com/ciencia/20161013/41977458408/chip-cerebro-tacto-lesion-medular-tetraplejico-pittsburgh.html

Un hombre de Estados Unidos que sufrió una lesión medular en un accidente de tráfico hace doce años ha recuperado la sensación de tacto en la mano derecha gracias a cuatro chips implantados en su cerebro.

La intervención, aún experimental, supone un avance conceptual en la búsqueda de nuevas terapias para lesiones medulares. Hasta ahora las investigaciones se han orientado a estimular la señal motora que va del cerebro a las extremidades para controlar el movimiento de brazos robóticos. En esta ocasión, por el contrario, se ha intentado recuperar la señal sensorial que va de las extremidades al cerebro con el objetivo de restaurar la sensación de tacto.

Se ha intentado recuperar la señal sensorial que va de las extremidades al cerebro con el objetivo de recuperar la sensación de tacto

“Nuestro objetivo final es crear un sistema robótico que se pueda mover y sentir igual que un brazo natural”, declara Robert Gaunt, bioingeniero y neurocientífico de la Universidad de Pittsburgh (EE.UU.) y director de la investigación. Gaunt ha presentado sus resultados en la Conferencia de Fronteras de la Casa Blanca de EE.UU. y en la edición online de la revista Science Translational Medicine.

“La microestimulación del sistema nervioso es el área de investigación más prometedora que tenemos en estos momentos”, destaca Joan Vidal, director de la Unidad de Lesionados Medulares del Institut Guttmann. Pero tanto Gaunt como Vidal advierten que esta técnica aún no está a punto para aplicarse a gran escala. “Tenemos aún un largo camino por recorrer”, señala Gaunt.

El caso de Nathan Copeland

El tratamiento experimental se ha aplicado a Nathan Copeland, que sufrió una lesión medular al nivel de las vértebras cervicales cuando tenía 18 años. El joven, que tuvo el accidente conduciendo un coche durante una noche de lluvia en el invierno de 2004, se vio obligado a abandonar sus estudios de ingeniería. Había quedadotetrapléjico, incapaz de sentir ni mover la parte inferior de los brazos y las piernas, y dependiente de ayuda para todas sus actividades diarias.

Inmediatamente después del accidente, se inscribió en un registro de pacientes voluntarios para participar en ensayos clínicos. Casi diez años más tarde, le contactaron desde la Escuela de Medicina de la Universidad de Pittsburgh para preguntarle si le interesaba participar en el nuevo estudio experimental.

El equipo de Pittsburgh, uno de los más avanzados del mundo en investigación de microestimulación cerebralpara lesionados medulares, había demostrado hace cuatro años cómo una mujer tetrapléjica por una enfermedad degenerativa podía controlar un brazo robótico con chips implantados en el cerebro y llevarse un trozo de chocolate a la boca. También había conseguido que un hombre tetrapléjico controlara una mano robótica hasta tocar la mano de su novia. Pero ninguno de estos dos pacientes percibía sensaciones táctiles. Conseguir estas sensaciones era el objetivo del nuevo proyecto en el que se enroló Nathan Copeland.

Copeland se sometió a una operación de neurocirugía en la que le implantaron cuatro chips más pequeños que un botón de camisa en el cerebro

La pasada primavera Copeland se sometió a una operación de neurocirugía en la que le implantaron cuatro chips más pequeños que un botón de camisa en el cerebro. Dos de los chips se le colocaron en el llamado córtex somatosensorial; concretamente, en la pequeña región del cerebro que antes del accidente recibía los estímulos sensoriales de la mano derecha. Los otros dos se pusieron en el córtex motor, en la región que controla la ejecución de movimientos voluntarios de los brazos.

Cada uno de los cuatro dispositivos está dotado de decenas de microelectrodos de un milímetro y medio de longitud. De este modo, si se aplica una pequeña corriente eléctrica a algunos de los electrodos, se pueden estimular puntos concretos del cerebro del paciente.

La señal se envía a los electrodos a través de un dispositivo BCI (iniciales en inglés de Interfaz Cerebro-Ordenador). En el punto en que está actualmente la investigación, la señal se transmite del ordenador al dispositivo BCI mediante unos cables que deben sujetarse a la cabeza. En el futuro, cuando esta tecnología esté más desarrollada, se espera transmitir la señal de manera inalámbrica para dar más autonomía a los pacientes.

Una vez implantados los electrodos, Copeland ha seguido un tratamiento de neuroestimulación para recuperar la función de las áreas cerebrales que interpretan la sensación de tacto de la mano derecho. Han sido seis meses de entrenamiento con tres sesiones semanales de cuatro horas cada una. Pero en estos momentos Copeland ha recuperado la sensación de tacto en su mano derecha. Curiosamente, no la percibe cuando le tocan la mano sino cuando un experimentador toca una mano robótica conectada al dispositivo BCI.

Nuestro objetivo en esta investigación era comprobar si la estimulación directa del cerebro podía generar sensaciones que una persona perciba como si vinieran de su propia mano

ROBERT GAUNT

Bioingeniero y neurocientífico de la Universidad de Pittsburgh (EE.UU.)

“Nuestro objetivo en esta investigación era comprobar si la estimulación directa del cerebro podía generar sensaciones que una persona perciba como si vinieran de su propia mano”, declara Robert Gaunt en una entrevista por correo electrónico. “Ahora nuestro próximo objetivo es utilizar estos resultados para mejorar el control de los brazos robóticos”.

A más largo plazo, añade Gaunt, “si queremos restaurar sensaciones de la propia mano de la persona, se podría hacer utilizando guantes con sensores. Esto podría ser útil si una persona pudiera mover las manos pero hubiera perdido sensibilidad por alguna razón”. Pero en el caso de personas con lesión medular que han perdido la movilidad de las manos, el control de los movimientos de brazos robóticos que además proporcionen una sensación de tacto es, según Gaunt, la opción más prometedora.

Según los resultados presentados en Science Translational Medicine, Nathan Copeland ha valorado como “posiblemente natural” la sensación de tacto en un 93% de los tests en que un experimentador ha tocado la mano robótica. Un 5% le han parecido “bastante naturales” y el 2% restante, “bastante antinaturales”. No ha experimentado dolor en ninguno de los 280 tests que ha hecho y ha sido capaz de distinguir presiones fuertes y débiles. Sin embargo, no ha podido percibir la diferencia entre frío y calor.

“El resultado más importante de este estudio es que la microestimulación del córtex sensorial puede inducir una sensación natural en lugar de un hormigueo”, declara Andrew Schwartz, coautor de la investigación, en un comunicado difundido por la Universidad de Pittsburgh. “Esta estimulación es segura y las sensaciones evocadas son estables durante meses”. Sin embargo, advierte, “aún es necesaria mucha más investigación para comprender mejor los patrones de estimulación necesarios para ayudar a los pacientes a realizar movimientos”.