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Cierta Ciencia

En Cierta Ciencia, de la mano de la genetista Josefina Cano nos acercamos, cada quince días, al trabajo de muchos investigadores que están poniendo todo su empeño en desenredar la madeja de esa complejidad que nos ha convertido en los únicos animales que pueden y deben manejar a la naturaleza para beneficio mutuo. Hablamos de historias de la biología.

Un dispositivo movido por el pensamiento para volver a caminar.

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Existen ciertos desarrollos de la ciencia que parecen salidos de la ficción y no sólo eso, sino que parecerían condenados a permanecer en el mundo de la imaginación. Restaurar la visión usando un pequeñísimo dispositivo que estimule la actividad de las células de la retina o mover una mano perdida en un accidente con elementos que hacen puente entre la mano robótica y el cerebro son algunos ejemplos. Pero de ahí a pensar en mover un cuerpo que ha perdido por completo la capacidad de moverse, usando un aparatito del tamaño de un fósforo o cerilla, y que no requiere para su implantación la apertura quirúrgica del cerebro, se sobrepasan la imaginación y la ficción. Bueno, aquí vamos con lo que han realizado unos científicos en Australia, venidos de campos bien diversos, con colaboraciones de fuera, creatividad de sobra y con presupuestos también abultados.

El equipo de médicos investigadores en Melbourne ha creado una interfase cerebro-máquina, que es mínimamente invasiva cuando se implanta cerca de la corteza motora del cráneo humano y que les dará a personas con lesiones en la médula espinal nuevas esperanzas para poder caminar usando el poder del pensamiento. Advierten que la fase de entrenamiento que tendrán los pacientes para lograr mover un exoesqueleto será larga y difícil. Por eso los primeros candidatos escogidos serán personas jóvenes y que hayan demostrado tener una determinación y una capacidad de perseverancia muy grandes.

La interfase está compuesta de una cánula que porta un electrodo, (stentrode lo han bautizado) y que se implanta dentro de una vaso sanguíneo pegado al cerebro, para que grabe el tipo de actividad neuronal que, en ensayos pre-clínicos, se ha observado es la que puede mover miembros del cuerpo o controlar piernas o brazos biónicos.

Los resultados fueron publicados en la revista Nature Biotechnology y resaltan que el aparatito tiene la capacidad de captar y grabar señales de alta resolución emitidas por la corteza motora del cerebro.

El autor principal del artículo, neurólogo e investigador en el Instituto de Neurociencias de la Universidad de Melbourne, Thomas Oxley está muy entusiasmado y califica al stentrode como un elemento más que revolucionario. “El desarrollo del stentrode ha sido el resultado del trabajo conjunto de 39 investigadores venidos de diversas instituciones. Hemos sido capaces de crear el aparato menos invasivo del mundo, que se implanta en un vaso sanguíneo con un procedimiento simple que dura un día y que elimina la necesidad de las tan riesgosas cirugías para abrir el cerebro”.

“Nuestra idea, es que con este aparato, podamos devolver las funciones y la movilidad a pacientes con parálisis totales. Lo haremos grabando la actividad del cerebro y convirtiendo esas señales en comandos eléctricos, que a su vez podrán llevar al movimiento de los miembros mediante la ayuda de un exoesqueleto. En esencia, esto es una espina cerebral biónica”.

Las lesiones de la médula pueden ser el resultado de accidentes deportivos en los jóvenes. Igual, un inmenso número de incapacidades de movimientos se producen como consecuencia de accidentes cerebro vasculares en la población de edad avanzada.

Nicholas Opie, ingeniero biomédico y co-investigador, dice que el concepto por detrás de este desarrollo es el usado en un marcapasos cardíaco, que utiliza sensores para establecer interacciones con el tejido, insertado en una vena, mientras que el usado por los investigadores australianos se inserta en el cerebro.

“Utilizando una cánula para insertar nuestro electrodo, es posible lograr que el electrodo se auto expanda y así se adhiera a las paredes internas de una vena, permitiéndonos grabar la actividad local del cerebro. Cuando extraemos las señales neuronales grabadas, podemos usarlas como comandos para controlar sillas de ruedas, exoesqueletos, prótesis o computadores” dice Opie.

“En nuestro primer ensayo de prueba en humanos, que anticipamos se iniciará dentro de dos años, esperamos conseguir el control directo del cerebro sobre un exoesqueleto en tres personas con parálisis”.

“Hoy por hoy, los exoesqueletos se controlan mediante manipulación manual con un control similar al de los video juegos, que permite dirigir los diversos elementos del andar: ponerse en pié, iniciar el caminado, parar, girar. El stentrode será el primer dispositivo que permite un control directo de todos estos pasos”.

El neurofisiólogo Clive May anota que los resultados de los primeros estudios pre-clínicos demuestran que la implantación del dispositivo es segura para un uso a largo plazo.

“Nuestros estudios pre-clínicos nos permitieron grabar con éxito la actividad cerebral durante muchos meses. La calidad de la grabación fue mejorando a medida que el stentrode se iba incorporando al tejido”, declara May.

“Poder crear un dispositivo que permita grabar la actividad de las ondas cerebrales durante períodos largos de tiempo sin ocasionar ningún daño al cerebro es un logro asombroso de la medicina moderna”, dice Terry O´Brien, profesor del Hospital Universitario y de la Universidad de Melbourne. “Además se lo podría usar en personas con un rango amplio de enfermedades diferentes a las lesiones de la médula espinal, como epilepsia, Parkinson y otros desórdenes neurológicos” añade O´Brien.

Todos estos maravillosos resultados y sus potenciales aplicaciones futuras en la medicina sólo han sido posibles gracias al trabajo conjunto de ingenieros, bioingenieros, neurólogos, neurobiólogos, médicos investigadores y el apoyo del gobierno australiano a través de sus instituciones.

Referencia:

Minimally invasive endovascular stent-electrode array for high-fidelity, chronic recordings of cortical neural activity Nature Biotechnology (2016) doi:10.1038/nbt.3428

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