Neurociencia

El caso 'Nathan' o por qué algún día la silla de ruedas será un recuerdo del pasado

La neurociencia, los exoesqueletos y las prótesis cibernéticas buscan devolver el movimiento y la sensibilidad a los paralíticos.

Un paciente prueba la electroestimulación.

Un paciente prueba la electroestimulación. UPMC/ Pitt Health Sciences

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En el pasado Mundial de Fútbol de Brasil en 2014, el saque inaugural estuvo a cargo de un joven brasileño llamado Juliano Pinto. La noticia no habría tenido mayor interés de no ser porque Pinto sufría parálisis total de cintura para abajo, y porque pudo poner a rodar el balón gracias a un exoesqueleto controlado directamente por los impulsos de su cerebro. El saque simbólico de Pinto demostró al mundo cómo científicos e ingenieros se han encontrado en un campo común para lograr avances en la movilidad de las personas paralizadas que eran impensables hace unos años.

Los enfermos con lesiones en la médula espinal pierden el movimiento y la sensibilidad en una parte de su cuerpo, de cuello o de cintura para abajo, según dónde se localice el daño. El largo cordón que nos recorre la espalda es una gran autopista del sistema nervioso con doble sentido de circulación: envía las órdenes de movimiento a las distintas partes del organismo, pero también recoge sensaciones como el tacto, la presión o el dolor para enviarlas al cerebro. Todo este intenso tráfico se lleva a cabo gracias a impulsos eléctricos que se transmiten a gran velocidad a lo largo de los axones, los cables de las neuronas, y que pasan de una neurona a otra por señales químicas, como en una carrera de relevos.

La médula se encuentra bien protegida en su vaina ósea, la columna vertebral. Pero el sistema nervioso central de los adultos no posee la capacidad de regeneración de otros tejidos. Si un accidente violento secciona la médula, lo roto se queda roto, y con ello la parte afectada queda inerte; viva, gracias a que continúa recibiendo flujo sanguíneo, pero desconectada: incapaz de responder a las órdenes del cerebro o de informar a éste del simple paseo de una mosca por la piel.

Neuronas, electrodos y exoesqueletos

Los científicos confían en poder encontrar la fórmula que revierta el daño, obligando a las neuronas a reconectarse y abrir de nuevo la autopista al tráfico. En un estudio publicado este mes en la revista Neuron, investigadores del Centro de Enfermedades Neurodegenerativas y la Universidad de Bonn (Alemania) han logrado identificar un freno molecular que les dice a las neuronas cuándo deben dejar de crecer. Este componente, llamado Cacna2d2, participa en la formación y el funcionamiento de las conexiones entre las neuronas, deteniendo el crecimiento cuando el puente ya está construido.

Los investigadores alemanes han descubierto que un fármaco llamado pregabalina, empleado para el tratamiento del dolor causado por los nervios dañados, es capaz de bloquear Cacna2d2. Al eliminarse el freno, las neuronas vuelven a crecer y se reactiva la formación de conexiones neuronales en ratones con la médula espinal dañada. Según el director del estudio, Frank Bradke, "la pregabalina podría tener un efecto regenerativo en pacientes si se administra pronto".

Pero aunque el recableado neuronal aún es una meta lejana, existe una ruta alternativa: abrir una nueva autopista paralela, llevando la conexión desde el cerebro a los músculos a través de cables. El procedimiento requiere encontrar los centros cerebrales que controlan el movimiento e implantarles sensores que puedan recoger las órdenes para transmitirlas hacia los componentes que deben ejecutarlas: un exoesqueleto, como en el caso de Juliano Pinto, o más idealmente, los músculos del propio paciente.

Sin embargo, queda otra vía por explorar y es la de regreso, la que informa al cerebro de lo que sucede en el cuerpo: tacto, calor, frío, dolor, presión, pinchazos... Todas estas sensaciones serían esenciales para que un paciente lesionado medular, incluso ayudándose de un exoesqueleto, pudiera recuperar su conexión con su propio cuerpo y con el mundo que le rodea. Este camino es complejo, pero el grupo que dirige el neurocientífico e ingeniero biomédico Robert Gaunt en la Universidad de Pittsburgh (EEUU) está alcanzando grandes logros.

El tercer brazo

Gaunt y su equipo trabajan con Nathan Copeland, un paciente de 28 años tetrapléjico funcional, cuya lesión medular le impide el movimiento del cuerpo y le bloquea la sensibilidad en su mayor parte. Para tratar de restaurar la sensación de tacto en los dedos, los investigadores debían actuar sobre la región del cerebro responsable de este control. "Las regiones sensoriales del cerebro están organizadas como un mapa", explica Gaunt a EL ESPAÑOL. "En este estudio, colocamos electrodos en un punto que responde a la mano, según habíamos identificado previamente. Esta región es accesible, ya que se ve fácilmente en la superficie del cerebro".

La técnica se había empleado anteriormente en animales, pero éstos no pueden confirmar si sienten el tacto ni hasta qué punto esa sensación resulta natural. En el estudio de Gaunt y su equipo, publicado ahora en la revista Science Translational Medicine, la estimulación cerebral a través de los electrodos provocaba en el paciente una sensación de tacto en cuatro dedos de su mano derecha, que en el 93% de los casos el sujeto describía como "posiblemente natural". Lo curioso es que los dedos no participaban en el proceso; era la estimulación eléctrica del cerebro la que creaba la sensación, como si los dedos fueran miembros fantasmas.

A continuación, Gaunt y sus colaboradores conectaron los electrodos del paciente a unos cables que reciben la señal desde los dedos de un brazo cibernético, de modo que cada dedo se enlaza con su región correspondiente en el cerebro. Cuando los investigadores movían uno de los dedos de la prótesis, el paciente, con los ojos vendados, debía decir en cuál lo sentía: índice, medio, anular o meñique. Acertó en un 84% de las ocasiones, confundiendo sólo en algunos casos el dedo medio con el anular. Los científicos han comprobado que las sensaciones del paciente a través de los electrodos siguen estables al menos durante seis meses.

El investigador Rob Gaunt efectúa un test de sensibilidad a Nathan Copeland.

El investigador Rob Gaunt efectúa un test de sensibilidad a Nathan Copeland. UPMC/Pitt Health Sciences

Los valiosos logros de Gaunt y su equipo podrían aplicarse en los casos de amputación, para los que actualmente se investiga el uso de neuroprótesis cibernéticas conectadas al cerebro. En cuanto a los lesionados medulares, el investigador considera que su procedimiento podría acoplarse al uso de exoesqueletos, pero también que a estos pacientes podría resultarles útil disponer de "un tercer brazo, un robot asistente". Gaunt cree que el objetivo de restaurar el movimiento en los propios miembros de los lesionados medulares aún presenta "retos muy difíciles". Pero si llegara a conseguirse, "podemos imaginar un guante con sensores integrados que pudieran controlar la estimulación en el cerebro".

Y aún hay más. Mediante el mapa de representación del cerebro, también podría localizarse la región que controla la sensibilidad en otros miembros, por ejemplo en los pies. "Esta parte está hundida entre los dos hemisferios cerebrales, así que es difícil colocar un dispositivo allí", advierte Gaunt. Pero añade: "No es imposible". Y en este camino que hace posible lo que hace unos años era sólo un sueño, tal vez algún día las sillas de ruedas sean un recuerdo del pasado.