Estimulación espinal para pacientes con parálisis

Hasta hace poco, las graves lesiones de médula espinal venían con un diagnóstico de parálisis bastante definido, ya fuera parcial o completa. Sin embargo los nuevos avances tanto en la terapia de células madre como en la estimulación electrónica han comenzado a dar esperanzas, aunque distantes, sobre el hecho de que la parálisis pueda dejar de ser una sentencia de cadena perpetua. Unos complicados dispositivos de estimulación muscular son capaces de permitir estar de pie y caminar de forma limitada, y los primeros ensayos con células madre embrionarias se iniciaron el año pasado. Otras técnicas, sin embargo, podrían ofrecer una solución aún más simple.

En su laboratorio de la Universidad de California, Los Angeles, V. Reggie Edgerton está desarrollando un puente electrónico neuronal que ayuda a los impulsos a saltar de un lado de la médula espinal cortada al otro y aprovechar el "circuito" nervioso que aún se mantiene intacto incluso después de haber sido aislado del cerebro. En una investigación presentada hace dos semanas en una reunión de la Sociedad para la Neurociencia en San Diego, Edgerton y el estudiante de postgrado Parag Gad utilizaron este enfoque, combinado con electromiografía (EMG), para ayudar a ratas con problemas en la médula espinal y patas traseras completamente paralizadas a correr a cuatro patas de nuevo. Cuando sus patas delanteras comenzaron a correr, el movimiento provocó una pequeña corriente que llevó a sus patas traseras a mantener el ritmo.
Edgerton ha estado trabajando en un sistema que emplea las capacidades preexistentes de la médula espinal: las vías nerviosas que, después de una lesión, pueden llegar a resultar bloqueadas, pero que no desaparecen. Aunque el cerebro puede controlar el impulso que inicia la marcha, el movimiento secuencial muscular no está bajo nuestro dominio consciente. "La señal que llega desde el cerebro no es para activar un músculo y después otro músculo, y luego este otro músculo", afirma Edgerton. "Es para activar un programa que está incorporado en los circuitos. Un mensaje baja del cerebro con la señal de andar. La médula espinal sabe lo que es caminar; sólo hay que decírselo".
En lugar de conectar los electrodos a las neuronas o los músculos, Edgerton une su puente neuronal a electrodos en la membrana externa de la médula espinal cortada. Una serie de lentos pulsos de electricidad hacen funcionar el trazado de circuito espinal asociado con la marcha, y, una vez que las piernas empiezan a soportar el peso, la médula espinal reconoce la información sensorial resultante y genera movimientos paso a paso por su cuenta-sin que el cerebro lo requiera.
Con el simple accionamiento de un interruptor, Edgerton y sus colegas hicieron que los miembros paralizados traseros de la rata se pusieran al trote. El resultado-una marcha rítmica y constante controlada por los investigadores-es algo que la estimulación de los músculos individuales aún no puede replicar.
Gad llevó este sistema un paso más allá, creando una técnica que supervisa el movimiento de las patas delanteras del animal y utiliza esta información para generar impulsos eléctricos que impulsan las patas traseras a moverse. En primer lugar, desarrolló un algoritmo capaz de distinguir la actividad de marcha constante, alternando el movimiento en ambas patas delanteras. Después, implantó cables de EMG en las patas delanteras y traseras, para detectar la actividad de los músculos esqueléticos. Los cables de EMG se conectaron a una pequeña mochila con un microcontrolador que, después de detectar la marcha en las extremidades posteriores, envía un pulso constante a la médula espinal, provocando que las extremidades traseras se unan.
"Están demostrando, en un sentido práctico, muchos de los conceptos que se han estado considerando desde hace tiempo", afirma Vivian Mushahwar, ingeniera biomédico de la Universidad de Alberta. "Es muy refrescante". Mushahwar y el fisiólogo Richard Stein, también en la Universidad de Alberta, han estado trabajando en otro sistema que saca partido de los circuitos innatos de la médula espinal.
"El trabajo es realmente impresionante, y es una buena prueba de principio en el animal", asegura Stein. "Sin embargo yo necesitaría algunas pruebas más para estar convencido de que sería de utilidad en una persona".
Los investigadores aún tienen mucho que hacer antes de que la técnica de EMG se pueda trasladar a seres humanos. Las ratas sólo han sido puestas a prueba en cintas de correr, en lugar de en terrenos más variados. Y la traducción del bucle de respuesta de Gad desde las cuatro patas de una rata a las dos piernas del ser humano no será sencilla, ya que los humanos no utilizan sus miembros delanteros de un modo que previsiblemente pudiera provocar la marcha.
El sistema de EMG, afirma Edgerton, es sólo un comienzo para poder finalmente determinar la forma de poner el control del movimiento de vuelta en las manos del paciente. "Queremos ver qué tipo de estrategias se podrían utilizar para que un paciente fuera capaz de controlar cuándo encender y apagar el sistema". Los electrodos de EMG ya se están utilizando para ayudar a las personas amputadas a controlar sus prótesis: la activación de un músculo en particular, en combinación con un cable de EMG, pueden dar una señal a una prótesis de brazo para moverse hacia arriba y hacia abajo, o una prótesis de mano para abrirse y cerrarse.
"No obstante, esto no es particularmente notable", afirma Eberhard Fetz, biofisiólogo en la Universidad de Washington. "La activación de las extremidades traseras utilizando la actividad de los miembros delanteros es algo nuevo, y yo estaría interesado en ver cómo va el trabajo el año que viene para ver si hemos sido capaces de crear una interfaz más dinámica y continuamente interactiva"-una que pudiera incorporar la información de los electrodos EMG en los miembros traseros para crear un sistema completamente funcional.
Gad ya está manos a la obra. Cree que podría haber otras maneras de hacer que la gente provocase la estimulación, tanto si se trata de un interruptor controlado por la mano o algo más parecido a la activación de prótesis mediante los músculos. "Este es el primer esfuerzo por tratar de desarrollar una interfaz que pueda combinarse con la estimulación epidural", explica Edgerton. "Gad ha desarrollado un sistema para que la rata posea el control. No tiene por qué saber necesariamente que tiene el control, pero cuando mueve las extremidades posteriores, los miembros traseros se activan. La idea es conseguir que el animal tenga más control sobre lo que sucede".