abril 21, 2024

Los implantes cerebrales y espinales permiten que un hombre paralizado vuelva a caminar de forma natural

Gert-Jan Oskam vivía en China en 2011 cuando tuvo un accidente de motocicleta que lo dejó paralizado de las caderas para abajo. Ahora, con una combinación de dispositivos, los científicos le han devuelto el control de la parte inferior de su cuerpo.

“Durante 12 años traté de recuperarme”, dijo Oskam durante una conferencia de prensa el martes. «Ahora he aprendido a caminar normalmente, naturalmente».

En un estudiar Publicado en la revista Nature el miércoles, investigadores suizos describieron implantes que proporcionaron un «puente digital» entre el cerebro del Sr. Oskam y su médula espinal, sin pasar por las secciones lesionadas. El descubrimiento permitió a Oskam, de 40 años, ponerse de pie, caminar y subir una rampa empinada con solo la ayuda de un andador. Más de un año después de la inserción del implante, retuvo estas habilidades y, de hecho, mostró signos de recuperación neurológica, caminando con muletas incluso cuando el implante no estaba.

«Capturamos los pensamientos de Gert-Jan y traducimos esos pensamientos en estimulación de la médula espinal para restaurar el movimiento voluntario», dijo en la conferencia de prensa Grégoire Courtine, especialista en médula espinal de la Ecole polytechnique fédérale de Lausanne, quien ayudó a dirigir la investigación.

Jocelyne Bloch, neurocientífica de la Universidad de Lausana que colocó el implante en el Sr. Oskam, agregó: «Al principio era una especie de ciencia ficción para mí, pero hoy se ha convertido en realidad».

Ha habido una serie de avances tecnológicos en el tratamiento de las lesiones de la médula espinal en las últimas décadas. En 2016, un grupo de científicos dirigido por el Dr. Courtine restauró con éxito la capacidad de caminar en monos paralizados, y otro ayudó a un hombre a recuperar el control de su mano lisiada. En 2018, otro grupo de científicos, también dirigido por la Dra. Courtine, ideó una forma de estimular el cerebro con generadores de pulsos eléctricos, lo que permite a las personas parcialmente paralizadas caminar y andar en bicicleta de nuevo. El año pasado, más avanzado Los procedimientos de estimulación cerebral permitieron a los sujetos paralizados nadar, caminar y andar en bicicleta en un solo día de tratamiento.

El Sr. Oskam se había sometido a procedimientos de estimulación en años anteriores e incluso había recuperado algo de su capacidad para caminar, pero su mejora finalmente se estabilizó. En la conferencia de prensa, Oskam dijo que estas tecnologías de estimulación lo hicieron sentir como si hubiera algo extraño en la locomoción, una distancia extraña entre su mente y su cuerpo.

La nueva interfaz cambió eso, dijo: «La estimulación solía controlarme, y ahora yo controlo la estimulación».

En el nuevo estudio, la interfaz cerebro-columna, como la llamaron los investigadores, aprovechó un decodificador de pensamiento de inteligencia artificial para leer las intenciones de Oskam, detectables como señales eléctricas en su cerebro, y relacionarlas con los movimientos musculares. Se ha conservado la etiología del movimiento natural, desde el pensamiento hasta la intención y la acción. La única adición, como lo describió el Dr. Courtine, fue el puente digital que se extendía por las partes lesionadas de la columna.

Andrew Jackson, un neurocientífico de la Universidad de Newcastle que no participó en el estudio, dijo: “Esto plantea algunas preguntas interesantes sobre la autonomía y la fuente de los comandos. Sigues borrando la línea filosófica entre lo que es el cerebro y lo que es la tecnología.

El Dr. Jackson agregó que los científicos en el campo habían teorizado sobre la conexión del cerebro a los estimuladores de la médula espinal durante décadas, pero esta era la primera vez que tenían tanto éxito en un paciente humano. «Es fácil de decir, es mucho más difícil de hacer», dijo.

Para lograr este resultado, los investigadores primero implantaron electrodos en el cráneo y la columna vertebral del Sr. Oskam. Luego, el equipo usó un programa de aprendizaje automático para observar qué partes del cerebro se iluminaron mientras intentaba mover diferentes partes de su cuerpo. Este decodificador de pensamiento pudo asociar la actividad de ciertos electrodos con intenciones particulares: un patrón se encendía cada vez que el Sr. Oskam intentaba mover los tobillos, otro cuando intentaba mover las caderas.

Luego, los investigadores usaron otro algoritmo para conectar el implante cerebral al implante espinal, que estaba configurado para enviar señales eléctricas a diferentes partes de su cuerpo, provocando movimiento. El algoritmo pudo tener en cuenta ligeras variaciones en la dirección y la velocidad de cada contracción y relajación muscular. Y, debido a que las señales entre el cerebro y la columna vertebral se enviaban cada 300 milisegundos, Oskam pudo ajustar rápidamente su estrategia en función de lo que funcionó y lo que no. Durante la primera sesión de tratamiento, podía torcer los músculos de la cadera.

Durante los siguientes meses, los investigadores refinaron la interfaz cerebro-columna para adaptarse mejor a acciones básicas como caminar y estar de pie. El Sr. Oskam adquirió un modo de andar bastante saludable y pudo subir escalones y rampas con relativa facilidad, incluso después de meses sin tratamiento. Además, después de un año de tratamiento, comenzó a notar marcadas mejoras en sus movimientos sin la ayuda de la interfaz cerebro-columna. Los investigadores documentaron estas mejoras en las pruebas de carga, equilibrio y marcha.

Ahora el Sr. Oskam puede caminar en su casa de manera limitada, subir y bajar de un automóvil y pararse en un bar para tomar una copa. Por primera vez, dice, siente que tiene el control.

Los investigadores reconocieron las limitaciones de su trabajo. Las intenciones sutiles en el cerebro son difíciles de distinguir, y aunque la interfaz cerebro-columna actual es adecuada para caminar, probablemente no se pueda decir lo mismo para restaurar el movimiento de la parte superior del cuerpo. El tratamiento también es invasivo y requiere múltiples cirugías y horas de fisioterapia. El sistema actual no resuelve todas las parálisis de la médula espinal.

Pero el equipo esperaba que nuevos avances hicieran que el tratamiento fuera más accesible y consistentemente efectivo. «Nuestro verdadero objetivo», dijo el Dr. Courtine, «hacer que esta tecnología esté disponible en todo el mundo para todos los pacientes que la necesiten».