Esqueleto robótico controlado mentalmente permite a parapléjicos recuperar algo de movimiento
Los investigadores se sorprendieron cuando una interfaz cerebro-máquina logró recuperar la sensibilidad y el control muscular en pacientes paralizados desde hace tiempo.
Los pacientes paralizados debido a una lesión en la médula espinal pueden enfrentar un proceso de recuperación triste y agotador, en el que no es seguro restablecer las funciones normales. Pero un nuevo estudio publicado la semana pasada en Scientific Reports puede dar algo de esperanza a los parapléjicos. Usando lo que se denomina interfaz cerebro-máquina (ICM) —esencialmente, conexiones “cyborg” entre dispositivos protésicos y el sistema nervioso—, los investigadores fueron capaces de demostrar, por primera vez, que el proceso de aprender a usar un dispositivo controlado por una ICM puede desencadenar una recuperación neurológica significativa en pacientes con lesiones crónicas de la médula espinal. Aunque los investigadores esperaban que sus pacientes lograran algún progreso en el aprendizaje de caminar usando el dispositivo —un exoesqueleto controlado por una ICM diseñado para mover sus piernas—, la recuperación de la sensibilidad y el movimiento sin ayuda fue algo totalmente inesperado. Scientific American MIND conversó con Miguel A. L. Nicolelis, pionero en la neuroprostética, fundador del Centro para la Neuroingeniería de la Universidad de Duke y autor principal del estudio, acerca de los resultados de esta investigación y la disciplina en general.
¿Cómo funciona realmente la interfaz cerebro-máquina?
Empezamos usando EEG —electroencefalografía—; en otras palabras, usando un electrodo adherido al cuero cabelludo para registrar la actividad [del cerebro] desde afuera. Para empezar, le pedimos a los pacientes que pensaran en caminar, pero al principio no hubo ningún cambio, pues su cerebro esencialmente había olvidado lo que es tener piernas. Entonces dijimos: “En vez de pensar cómo mover las piernas, piensen que están moviendo los brazos”. En ese momento empezamos a ver actividad EEG, que fue usada como señal inicial para comenzar a entrenarlos en un entorno de realidad virtual. Se les pidió que controlaran los movimientos de un avatar de sí mismos que caminaba en una cancha de fútbol, moviendo primero sus brazos y luego, poco a poco, sus piernas.
Una vez que dominaron eso, los equipamos con [piernas] robóticas estáticas para que pasaran de simplemente controlar los movimientos de un avatar a controlar un exoesqueleto, y tratar de caminar. Detectamos señales cerebrales que mostraban que los pacientes estaban tratando de caminar y podían enviar estas señales a los exoesqueletos que luego hacían el trabajo mecánico por ellos. Eso permitió que el paciente se moviera. Pero creo que la innovación más importante es que por primera vez pudimos provocar una respuesta táctil del exoesqueleto hacia los pacientes, de modo que podían tener la sensación de caminar. Podían sentir cuando los pies robóticos tocaron el suelo.
El truco es generar esas sensaciones en los brazos de los pacientes, los cuales —dado que se trataba de pacientes parapléjicos, y no cuadripléjicos [paralizados en todas las extremidades]— fueron funcionando y sintiendo normalmente. Los pacientes, por supuesto, miraban sus piernas al intentar caminar, y dado que las señales visuales anulan las señales táctiles, la mayoría del tiempo, sus cerebros convertían las señales hacia sus brazos y empezaban a sentir sensaciones que parecían venir de sus piernas paralizadas. Esto es una sensación que se asemeja a la de un miembro fantasma (que ocurre cuando el paciente percibe un miembro amputado como si todavía estuviera conectado al cuerpo). Ellos dirían: “Siento que mis piernas se mueven y estoy caminando por mí mismo”, a pesar de que estaban adentro de un exoesqueleto y que era el robot el que se movía. Así que en realidad estamos engañando al cerebro al usar la piel como un transductor.
¿Qué mejoras notó en los pacientes que participaron en el programa de interfaz cerebro-máquina?
Todos los pacientes que observamos eventualmente reportaron sensaciones por debajo del nivel de su lesión espinal. También empezamos a ver que algunos movimientos. Comenzaban a controlar voluntariamente varios músculos por primera vez desde que se lesionaron, lo que en algunos pacientes había ocurrido hace más de 10 años. También notamos que los pacientes empezaron a mostrar mejoras en el control de los movimientos del intestino y la vejiga, que pueden alterarse cuando hay lesiones de la médula espinal y dar lugar a infecciones graves. Por ende, también experimentaban mejoras viscerales.
A medida que mejoraron —usando registros desde el cuero cabelludo— vimos una expansión de la representación de los miembros inferiores en la corteza cerebral, algo que había desaparecido después de las lesiones. Luego de un año, la mitad de los pacientes había sido reclasificado de parálisis total a parálisis parcial. Desde que el estudio finalizó, los siete pacientes que han permanecido con nosotros se han reclasificado a parálisis parcial.
¿Se han visto antes este tipo de resultados?
Que sepamos, este es el primer estudio que muestra que las interfaces cerebro-máquina pueden desencadenar una recuperación neurológica parcial en pacientes parapléjicos. Estamos muy sorprendidos y, por supuesto, muy felices. Antes de este estudio, estas interfaces eran consideradas como potenciales tecnologías de apoyo, pero no como terapias.
¿Cuánto tiempo se sometieron los pacientes a la terapia antes de ver efectos? ¿Y qué tan frecuentes fueron las sesiones?
Los tiempos variaron según cada paciente, pero la mayoría se sometió al tratamiento por más de un año. Comenzamos a ver mejoras en unos siete meses. En total, observamos a ocho pacientes, y todos se sometieron a una sesión semanal de una hora.
¿Hay alguna preocupación de seguridad respecto a esta tecnología?
No, no creemos. No hemos visto ningún efecto secundario.
¿Alguna otra intervención ayudó a la recuperación de pacientes parapléjicos?
Ninguna que sepamos, al menos a este nivel. Hay un informe puntual de personas que mejoran. Y mediante la estimulación de la médula espinal [usando la estimulación eléctrica epidural], los médicos han sido capaces de inducir movimientos en algunos pacientes. Pero cuando retiran la estimulación, los pacientes dejan de moverse y no muestran una recuperación a largo plazo.
¿Qué sigue?
Tenemos permiso para continuar con el seguimiento de los pacientes y también reclutamos a un segundo cohorte de pacientes para probar una serie de estudios controlados con placebo. Prevemos seguir evaluando la evolución y el alcance de la recuperación sensorial y motora a lo largo del tiempo. Realmente creo que esto va a ser algo grande. Estamos reeducando los cerebros de las personas para que vuelvan a adquirir la noción de caminar. Nos tomó 15 años, pero hemos llegado hasta aquí.
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