Lo que era ciencia ficción ahora es una realidad científica: con una serie de descargas eléctricas dirigidas a la médula espinal, nueve personas paralizadas volvieron a caminar de inmediato con la ayuda de un robot. Cinco meses después, la mitad de los participantes ya no necesitaban esos zaps para caminar.
¿La oración suena un poco familiar? Por sí mismos, los resultados, si bien son innegablemente impresionantes y te cambian la vida por completo, pueden parecer noticias viejas. Gracias a las mejoras en los diseños de implantes cerebrales, la última década vio un progreso asombroso en la restauración de la movilidad de las personas con parálisis. En 2018, un hombre de 29 años caminó la longitud de un campo de fútbol entero gracias a unos golpes en la médula espinal, después de años de parálisis por un accidente de moto de nieve. El año pasado, la estimulación de la médula espinal ayudó a varias personas con parálisis total para pasear por un área céntrica concurrida con un andador y un kayak en aguas tranquilas.
No hay duda de que la estimulación de la médula espinal transformó una lesión que alguna vez fue irreparable en una que ahora se puede revertir. Pero queda una pregunta inminente: ¿por qué funciona?
A nuevo estudio in Naturaleza acaba de darnos algunas pistas. Al construir un mapa molecular en 3D de la médula espinal mientras se recupera de una lesión, el equipo encontró un misterioso grupo de neuronas ubicado en sus afueras. Son peculiares. Normalmente, estas neuronas no son necesarias para caminar. Pero en los casos de lesión de la médula espinal, después de unas pocas descargas eléctricas, estallan en actividad y se reorganizan en nuevas autopistas neuronales que ayudan a restaurar los movimientos.
Identificar estas neuronas no es solo una curiosidad científica. Al comprender cómo funcionan, podríamos aprovechar su comunicación eléctrica y su funcionamiento molecular interno para desarrollar tratamientos aún más sofisticados para la parálisis.
“La cantidad de esperanza que les da a las personas con lesiones en la médula espinal es increíble”, dijo Dr. Marc Ruitenberg de la Universidad de Queensland, que no participó en el estudio.
A los Dres. Kee Wui Huang y Eiman Azim del Instituto Salk de Ciencias Biológicas, que no participaron en el estudio, los resultados muestran que abordar la lesión de la médula espinal requiere abarcar múltiples ángulos: mejorar la tecnología de implantes, el corazón de los esfuerzos anteriores, es solo un lado de la historia. Analizar la neurobiología de la recuperación es la otra mitad crítica.
El nuevo estudio muestra que “Los mapas moleculares de alta resolución del sistema nervioso están comenzando a proporcionar lo último”.
Superar los desequilibrios
Me gusta imaginar la médula espinal como una autopista interestatal zumbante. Cada sección tiene múltiples vías nerviosas regionales más pequeñas que conducen a diferentes partes del cuerpo. Como principal canal de información, la médula espinal transmite señales desde el cerebro al resto del cuerpo. Una mala caída, un accidente automovilístico o una lesión deportiva pueden dañar esa carretera. De manera similar a una barricada, el tráfico eléctrico que envía comandos a los músculos y recibe retroalimentación sensorial ya no puede fluir.
Pero, ¿y si pudiéramos salvar artificialmente esos derrumbes de carreteras con un implante?
Hace aproximadamente media década, los científicos comenzaron a experimentar con una técnica llamada estimulación eléctrica epidural (EES). El dispositivo está hecho de múltiples electrodos y se inserta justo encima de la membrana más externa que encapsula y protege la médula espinal. Actúa como un puente artificial que pasa por alto el lugar lesionado. Unas pocas sacudidas pueden activar las neuronas en las partes sanas de la médula espinal y enviar señales a las vías nerviosas cercanas.
Si bien es uno de los pocos tratamientos que ha logrado “cambios notables en el rendimiento”, EES ha enfrentado múltiples contratiempos, dijeron Huang y Azim. Uno fue el diseño de implante subóptimo, en el sentido de que no podían apuntar a partes de la médula espinal esenciales para caminar. Otro era un software impulsado por algoritmos que no estimulaban la médula espinal de manera que imitaran sus pulsos eléctricos naturales. Irónicamente, esos diseños pueden tener "señales sensoriales interrumpidas que promueven la recuperación", dijeron Huang y Azim.
De hombres a ratones
Para llegar al corazón de cómo EES ayuda a las personas a recuperarse de la parálisis, el nuevo estudio adoptó un enfoque poco ortodoxo: primero probaron un dispositivo y un patrón de estimulación en pacientes con parálisis. Después de confirmar su mejora, el equipo recreó el tratamiento en ratones con lesiones similares para determinar las células responsables de la recuperación. El paradigma es una desviación radical de los procedimientos de investigación típicos, que comienzan con modelos de ratones antes de pasar a los humanos.
Pero el equipo, dirigido por los Dres. Grégoire Courtine, profesor de neurociencia en la EPFL, y Jocelyne Bloch, neurocirujana del Hospital Universitario de Lausana (CHUV), tienen sus razones. Ambos científicos no son ajenos a la lucha contra la parálisis. Liderando el NeuroRestaurar programa, han estado a la vanguardia de la ingeniería de implantes de médula espinal para ayudar a los pacientes a recuperar la movilidad.
En este estudio, primero estimularon a nueve personas con parálisis severa o completa con EES como parte de un ensayo clínico. Seis tenían alguna sensación en las piernas; los otros tres no tenían ninguno. A los dos grupos se les implantó un hardware diferente, el primero recibió uno adaptado para el tratamiento del dolor y el segundo desarrolló específicamente para estimular la marcha. Usando un patrón de estimulación similar a las señales normales de la médula espinal, los participantes mejoraron o recuperaron inmediatamente su capacidad para caminar, con la ayuda de un robot para soportar su peso. Con cinco meses más de entrenamiento, gradualmente aprendieron a soportar su propio peso e incluso podían caminar al aire libre con ayuda.
¿Pero por qué? Sorprendentemente, el equipo descubrió que EES, junto con la rehabilitación física, reducía la energía necesaria para las partes de la médula espinal que controlan la marcha. En lugar de involucrar a todas las neuronas en la médula espinal, EES parece adaptarse solo a un grupo selecto de neuronas, aquellas críticas para ayudar a los pacientes a caminar nuevamente.
Un mapa molecular de recuperación
¿Qué son estas misteriosas neuronas?
Profundizando más, el equipo volvió a ejecutar el tratamiento en ratones con parálisis (y sí, incluía un robot del tamaño de un ratón hecho a medida para ayudar a soportar su peso corporal). Al igual que los humanos, los ratones recuperaron inmediatamente su capacidad para caminar con el EES activado. .
Mientras se recuperaban, el equipo tomó muestras de la médula espinal y secuenció genes en más de 80,000 24 células individuales de XNUMX ratones para ver qué genes se activaron. La ubicación fue clave: la encuesta mapeó los genes en función de la ubicación de cada célula en la médula espinal, que en conjunto formaron el primer mapa molecular de recuperación.
Podría estar pensando que es un gigante de una base de datos. Afortunadamente, el equipo había desarrollado previamente un algoritmo de aprendizaje automáticom que ayuda a analizar los datos. Lo escencial was para hacer coincidir los perfiles de expresión génica con ciertas células en diferentes situaciones biológicas. Una población particular de células , que son V2a se puso de pie afuera. Estas neuronas estaban incrustadas en la región de la médula espinal que es especialmente importante para caminar, y aunque no eran necesarias para caminar antes de la lesión, parecían aumentar con la actividad después del EES.
Las células V2a son poderosas guardianas de la recuperación de la médula espinal. En pruebas posteriores, la reducción de su actividad mediante optogenética, una forma de controlar las neuronas con luz, también frenó la recuperación de la médula espinal.
Muestra que "ciertos tipos de neuronas de la médula espinal que han perdido sus entradas del cerebro después de una lesión pueden 'reactivarse' o reutilizarse para restaurar el movimiento si se les da la combinación adecuada de estimulación y rehabilitación", dijeron Huang y Azim.
Las células V2a no son una panacea para tratar las lesiones de la médula espinal y la parálisis. El estudio encontró muchas otras neuronas, con diversas firmas genéticas, que se activan con EES. Cómo el cerebro pasa por alto la lesión de la médula espinal para reconstruir su conexión es un misterio aún más profundo. Todavía se desconoce si las mismas neuronas ayudan a restaurar otras necesidades corporales cotidianas, por ejemplo, el control de la vejiga y los intestinos, pero sigue en la lista de estudio del equipo. Con ese fin, el autor principal ha lanzado una startup llamada ADELANTE iniciar un nuevo juicio en los próximos dos años.
Crédito de la imagen: geralt / 23803 imágenes
