estimulación eléctrica, cerebro, EES
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| Las lesiones de la médula espinal pueden curarse parcialmente mediante la remodelación de ciertas neuronas. Fuente: Steve Gschmeissner/SPL |
Un mapa detallado de actividad genética podría allanar el camino para tratamientos más precisos para muchas más personas con lesiones en la médula espinal.
10 noviembre 2022.- Los neurocientíficos han identificado las células nerviosas responsables de ayudar a las personas paralizadas a volver a caminar, abriendo la posibilidad de terapias dirigidas que podrían beneficiar a una gama más amplia de personas con lesiones en la médula espinal 1 .
Las lesiones graves de la médula espinal pueden interrumpir la conexión entre el cerebro y las redes de células nerviosas en la columna inferior que controlan la marcha. En 2018, el neurocientífico Grégoire Courtine del Instituto Federal Suizo de Tecnología en Lausana y sus colegas demostraron que administrar pulsos eléctricos a los nervios de la parte inferior de la columna, una técnica conocida como estimulación eléctrica epidural (EES), podría, cuando se combina con un entrenamiento intensivo, obtener las personas con este tipo de lesión medular vuelven a caminar 2 . Los tres participantes en un ensayo pasaron de tener una parálisis motora severa o completa y una sensación mínima en las piernas a poder dar pasos solos, con un andador o con muletas. Otros dos equipos mostraron resultados similares ese año 3 , 4 .
El equipo de Courtine ahora ha ampliado el trabajo y ha demostrado que el sistema funciona en personas que han perdido toda sensibilidad en las piernas. El grupo informa en Nature que nueve participantes en el mismo ensayo, tres de los cuales tenían parálisis completa y ninguna sensación en las piernas, recuperaron la capacidad de caminar después del entrenamiento combinado con EES administrado por dispositivos implantados en la columna vertebral. Cinco meses después de la prueba, todos los participantes podían soportar su propio peso y dar pasos, utilizando un andador para mantener la estabilidad.
Cuatro ya no necesitan que el EES esté encendido para caminar. Esta recuperación sostenida sugiere que la estimulación desencadena la remodelación de las neuronas espinales para volver a poner en funcionamiento la red de locomoción.
Actividad amortiguada
El equipo de Courtine también descubrió las neuronas responsables de la mejora de la rehabilitación. Contrariamente a la intuición, cuando EES se encendió en las personas, la actividad de las células nerviosas en el sitio de estimulación disminuyó. El equipo usó esta pista para investigar el proceso más a fondo. Primero, los investigadores emularon cada aspecto del tratamiento en ratones, desde lesiones y estimulación eléctrica hasta entrenamiento con un soporte robótico especialmente diseñado para la estabilidad. Los resultados imitaron los de las personas.
A continuación, los investigadores midieron la actividad genética en miles de neuronas individuales en muestras de tejido espinal de ratón. Esto produjo un mapa exquisitamente detallado de los tipos de células nerviosas en la parte inferior de la médula espinal. Luego utilizaron un algoritmo de aprendizaje automático para buscar neuronas de ratón que mostraran cambios en la actividad genética en etapas establecidas de rehabilitación asistida por EES que fueran paralelas a los cambios observados en la capacidad de caminar de los participantes humanos.
El algoritmo identificó una subpoblación de interneuronas excitatorias (células nerviosas que conectan las neuronas motoras y sensoriales) que parecían encajar. Cuando el equipo de Courtine silenció esas células en ratones lesionados, encontraron que EES ya no permitía caminar a los animales lesionados.
La disminución general de la actividad neuronal en el sitio durante la rehabilitación refleja un proceso de aprendizaje, dice Courtine. “Cuando lo piensas, no debería sorprenderte”, dice, “porque en el cerebro, cuando aprendes una tarea, eso es exactamente lo que ves: hay cada vez menos neuronas activadas” a medida que mejoras en ella.
Próximos pasos
No existe la tecnología para recopilar este tipo de evidencia directa en las personas. Pero Eiman Azim, neurocientífico del Instituto Salk de Estudios Biológicos en La Jolla, California, dice que las mismas neuronas son probablemente las responsables del efecto, porque la arquitectura de la columna vertebral es muy similar entre los vertebrados, incluidos los humanos y los ratones.
Eventualmente, dice Azim, la comprensión detallada de los circuitos espinales podría permitir a los neurocientíficos manipular la actividad de neuronas específicas directamente con otros tratamientos, como la terapia génica. Las terapias con células madre podrían algún día reemplazar poblaciones cruciales de neuronas dañadas en lesiones de la médula espinal, dice Ruitenberg.
Courtine y sus colegas también han usado EES para restaurar el movimiento del brazo y el agarre de la mano en monos 5 . Y un grupo de la Universidad de Washington en Seattle ha hecho lo mismo con seis personas con lesiones en la médula espinal, utilizando parches cutáneos no invasivos con electrodos colocados en el cuello 6 .
Tan espectacular como es ver a las personas con lesiones en la médula espinal volver a caminar, Ruitenberg dice que caminar a menudo no es una prioridad para las personas. La pérdida del control de la vejiga, el control intestinal y la función sexual puede tener un mayor impacto en la calidad de vida.
Courtine dice que identificar los nervios responsables de estas funciones está en su lista de próximos pasos ahora que tiene un mapa molecular detallado con el que trabajar. También ha lanzado una nueva empresa, ONWARD, con sede en los Países Bajos, para comercializar la tecnología. La compañía comenzará a reclutar entre 70 y 80 participantes en los Estados Unidos para una nueva prueba en 2024.
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