La implantación de un chip permite a tres parapléjicos volver a caminar

“Los tres participantes del estudio pudieron caminar con soporte de peso corporal tras solo una semana de calibración”, dice el neurocientífico de la EPFL Grégoire Courtine.

La estimulación eléctrica ha devuelto la capacidad de andar a tres adultos varones aquejados de una lesión de la médula espinal, según publicó hoy la revista científica Nature.

El neurocientífico Grégoire Courtine del Instituto de Tecnología Suizo de Lausanne (EPFL) fue el encargado de liderar este ensayo clínico, que se llevó a cabo sobre ocho pacientes con lesiones medulares de más de cuatro años de duración y parálisis parcial o completa de las extremidades inferiores.

Tres parapléjicos que sufrieron lesiones de la médula espinal cervical hace muchos años ahora pueden caminar con la ayuda de muletas o un andador gracias a los nuevos protocolos de rehabilitación que combinan la estimulación eléctrica dirigida de la médula espinal lumbar y la terapia asistida por peso.

Este último estudio, llamado STIMO (movimiento de movimiento en superficie), establece un nuevo marco terapéutico para mejorar la recuperación de una lesión de la médula espinal. Todos los pacientes que participaron en el estudio recuperaron el control voluntario de los músculos de las piernas que habían estado paralizados durante muchos años. A diferencia de los hallazgos que se hablían llevado a cabo en dos estudios independientes, publicados recientemente en Estados Unidos sobre un concepto similar, se demostró que la función neurológica persistía más allá de las sesiones de entrenamiento, incluso cuando se desactivaba la estimulación eléctrica. Este nuevo estudio, dirigido por la Ecole Polytechnique Fédérale de Lausanne (EPFL) y el Hospital Universitario de Lausanne (CHUV) en Suiza, se publica en el 1 de noviembre de 2018 en Nature and Nature Neuroscience.

Comprensión profunda de los mecanismos

“Nuestros hallazgos se basan en una profunda comprensión de los mecanismos subyacentes que obtuvimos a través de años de investigación en modelos animales. Así pudimos imitar en tiempo real cómo el cerebro activa naturalmente la médula espinal “, dice el neurocientífico de la EPFL Grégoire Courtine.

“Todos los pacientes podían caminar con soporte de peso corporal en el plazo de una semana. Supe de inmediato que estábamos en el camino correcto“, agrega el neurocirujano Jocelyne Bloch de CHUV, quien colocó quirúrgicamente los implantes en los pacientes.

“El momento exacto y la ubicación de la estimulación eléctrica son cruciales para la capacidad del paciente para producir un movimiento deseado. También es esta coincidencia espaciotemporal la que desencadena el crecimiento de nuevas conexiones nerviosas ”, dice Courtine.

Tan preciso como un reloj suizo

Este estudio logra un nivel de precisión sin precedentes en la estimulación eléctrica de las médulas espinales. “La estimulación dirigida debe ser tan precisa como un reloj suizo. En nuestro método, implantamos una serie de electrodos sobre la médula espinal que nos permite apuntar a grupos musculares individuales en las piernas ”, explica Bloch. “Las configuraciones seleccionadas de los electrodos están activando regiones específicas de la médula espinal, imitando las señales que el cerebro emitiría para producir caminar”.

El desafío para los pacientes era aprender a coordinar la intención de sus cerebros de caminar con la estimulación eléctrica específica. Pero eso no demoró mucho. “Los tres participantes del estudio pudieron caminar con soporte de peso corporal después de solo una semana de calibración, y el control muscular voluntario mejoró enormemente en el transcurso de los cinco meses de entrenamiento”, dice Courtine. “El sistema nervioso humano respondió al tratamiento incluso más profundamente de lo que esperábamos”.

Los nuevos protocolos de rehabilitación basados ​​en esta neurotecnología dirigida llevan a mejorar la función neurológica al permitir que los participantes entrenen activamente las capacidades naturales de andar por tierra en el laboratorio durante largos períodos de tiempo, a diferencia del entrenamiento pasivo, como el escalonamiento asistido por exoesqueleto.

Durante las sesiones de rehabilitación, los tres participantes pudieron caminar con las manos libres durante más de un kilómetro con la ayuda de estimulación eléctrica dirigida y un sistema inteligente de soporte de peso corporal. Además, no mostraron fatiga en los músculos de las piernas, por lo que no hubo deterioro en la calidad del paso. Estas sesiones de entrenamiento más largas y de alta intensidad resultaron ser cruciales para desencadenar la plasticidad dependiente de la actividad, la capacidad intrínseca del sistema nervioso para reorganizar las fibras nerviosas, lo que conduce a una mejor función motora incluso cuando la estimulación eléctrica está apagada.

Estudios previos que utilizan enfoques más empíricos, como los protocolos de estimulación eléctrica continua, han demostrado que algunos pocos parapléjicos pueden realmente tomar medidas con la ayuda de ayudas para caminar y la estimulación eléctrica, pero solo en distancias cortas y siempre que la estimulación esté activada. Tan pronto como se desactiva la estimulación, los pacientes regresan inmediatamente a su estado de parálisis anterior y ya no pueden activar los movimientos de las piernas.

Próximos pasos

La startup GTX medical, cofundada por Courtine y Bloch, utilizará estos hallazgos para desarrollar neurotecnología a medida con el objetivo de convertir este paradigma de rehabilitación en un tratamiento disponible en hospitales y clínicas de todo el mundo. “Estamos construyendo neurotecnología de próxima generación que también se probará muy pronto después de la lesión, cuando el potencial de recuperación sea alto y el sistema neuromuscular aún no se haya sometido a

Los responsables de estas pruebas utilizaron un dispositivo que consistió en la implantación de un estimulador en el abdomen que se conectaba a un campo de electrodos situado en la región lumbar, la zona en la que se encuentran las células que controlan los músculos de las piernas.

Tras el implante se hizo un mapa de cada paciente para saber dónde y cómo aplicar los estímulos, generados en tiempo real, según recoge la publicación británica.

Este dispositivo se controla de forma inalámbrica, simulando la extensión y flexión que hacen las piernas humanas al caminar y provocando que la neuronas vuelvan a generar actividad.

A los pocos días de comenzar el tratamiento, los pacientes pasaron de pisar en una cinta de correr a caminar sobre el suelo y pudieron ajustar la elevación de sus pasos y la longitud de la zancada.

Después de la rehabilitación, los pacientes pudieron caminar con apoyo parcial o con un andador, además de con ayuda del dispositivo de estimulación epidural eléctrica, pero finalmente consiguieron recuperar movimientos voluntarios en las piernas sin ese apoyo.

Estos resultados establecen, indicó Nature, "un marco tecnológico para mejorar la recuperación neurológica después de las lesiones de médula espinal".

Este tipo de dolencias interrumpen la comunicación dentro del sistema nervioso, lo que lleva a la pérdida de funciones neurológicas esenciales y a la parálisis.