Una prótesis neural restaura el comportamiento tras una lesión cerebral
Científicos de la 'Case Western Reserve University', en Cleveland, Ohio, Estados Unidos, y el Centro Médico de la Universidad de Kansas, en Lawrence, Kansas, Estados Unidos, han restaurado el comportamiento, en este caso la capacidad de llegar a través de una abertura estrecha a coger comida, mediante una prótesis neural en un modelo de rata con lesión cerebral. Este equipo espera desarrollar un dispositivo que mejore de forma rápida y sustancial las funciones después de la lesión cerebral en humanos.
Actualmente, no existe un tratamiento comercial para los 1,5 millones de estadounidenses, incluyendo soldados de Afganistán e Irak, que sufren lesiones cerebrales traumáticas (TBI, en sus siglas en inglés) o las cerca de 800.000 víctimas de accidente cerebrovascular que sufren debilidad o parálisis en Estados Unidos anualmente.
Esta prótesis, llamada interfaz cerebro-máquina-cerebro, es un sistema microelectrónico de bucle cerrado en el que se reproducen las señales de una parte del cerebro, se procesan en tiempo real y luego se cierra la lesión mediante la estimulación de una segunda parte del cerebro que había perdido la conectividad, según explica un artículo publicado en 'Proceedings of the National Academy of Sciences'.
"Si utiliza el dispositivo para conectar la actividad de una parte del cerebro con otra, ¿es posible inducir la recuperación de la lesión cerebral traumática? Ése es el núcleo de esta investigación", subraya Pedram Mohseni, profesor de Ingeniería Eléctrica e Informática en la 'Case Western Reserve', que construyó la prótesis cerebral. "Hemos encontrado que es posible utilizar una prótesis neural de bucle cerrado para ayudar a reparar una lesión cerebral", añade.
Los investigadores probaron la prótesis en un modelo de rata con lesión cerebral en el laboratorio de Randolph J. Nudo, profesor de Fisiología Molecular e Integrativa en la Universidad de Kansas. Nudo mapeó el cerebro de la rata y desarrolló un modelo en el que las partes anterior y posterior del cerebro que controlan las extremidades anteriores de la rata se desconectan.
Situada en lo alto de la cabeza de cada animal, la interfaz cerebro-máquina-cerebro es un 'microchip' en un circuito pequeño conectado a microelectrodos implantados en las dos regiones del cerebro. El dispositivo amplifica las señales, que son potenciales llamadas de acción de los nervios y producidas por las neuronas en la parte anterior del cerebro.
Un algoritmo separa estas señales, con un registro del pico de actividad del cerebro, del ruido y otros artefactos. Con cada pico detectado, el microchip envía un pulso de corriente eléctrica para estimular las neuronas en la parte posterior del cerebro, conectando artificialmente las dos regiones del cerebro.
Dos semanas después de implantar la prótesis en los roedores y que funcionara de manera continua, los modelos de rata que utilizaron el sistema de circuito cerrado completo habían recuperado casi todas las funciones perdidas por una lesión, siendo capaces de coger con éxito una bolita de comida cerca del 70 por ciento de las veces, no siempre como en las ratas sin lesión pero mucho mejor que en el caso de las lesionadas.
Los modelos de ratas que recibieron estímulos aleatorios del dispositivo recuperaron menos de la mitad de los alimentos y aquellas que tuvieron estímulos recuperaron alrededor de un cuarto de la comida. Ante el éxito de estos resultados, Mohseni resalta que no se sabe todavía si se debe dejar el implante colocado durante toda la vida o se puede retirar a los dos o seis meses, siempre y cuando se hayan formado las nuevas conexiones en el cerebro.
La investigación sobre el cerebro ha demostrado que, durante los periodos de crecimiento, las neuronas que se comunican regularmente desarrollan y consolidan las conexiones. Mohseni y Nudo dijeron que necesitan más estudios sistemáticos para determinar qué ocurre en el cerebro que conduce a la restauración de la función y si hay una ventana de tiempo óptimo tras la lesión en la que se debe implantar el dispositivo para restaurar la función.
