Elevando la conciencia

En 2003, Terry Wallis, de 39 años, pronunció su primera palabra (mamá) en los 19 años transcurridos desde que un accidente automovilístico lo dejó con un daño cerebral severo. Había pasado gran parte de las dos décadas anteriores en lo que los neurólogos llaman un estado de conciencia mínima, en algún lugar del área gris entre el coma y la conciencia. En los años previos a su despertar, sin embargo, la familia de Wallis había notado que se estaba volviendo más alerta y receptivo, ocasionalmente asentía, gruñía o incluso lloraba, hasta que un día espontáneamente comenzó a hablar. Aunque Wallis todavía tiene graves deficiencias en la memoria y el movimiento, sigue obteniendo avances notables.

Nadie sabe qué impulsó el regreso de Wallis al mundo de la vigilia. Pero el neurólogo Nicholas Schiff está decidido a averiguarlo. Schiff, investigador del Weill Cornell Medical College en la ciudad de Nueva York, es uno de los pocos científicos que estudian a personas como Wallis, pacientes que pasan meses o años aparentemente sin darse cuenta del mundo exterior y sin poder comunicarse. Mediante el uso de nuevas técnicas de obtención de imágenes cerebrales, Schiff espera comprender mejor la naturaleza compleja de la conciencia y encontrar formas de ayudar a tratar a los miles de pacientes que padecen trastornos graves de la conciencia.

Esta historia fue parte de nuestro número de enero de 2007

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Ocho meses después de las primeras palabras de Wallis, Schiff y sus colaboradores comenzaron a tomar instantáneas del cerebro de Wallis utilizando un nuevo método que puede crear mapas detallados de las fibras nerviosas del cerebro. Lo que encontraron los sorprendió. Durante el año y medio siguiente, las imágenes de los investigadores parecieron mostrar que el cerebro de Wallis se había curado parcialmente. ¿Pero cómo? ¿Y qué desencadenó el proceso de curación?

En las últimas décadas, las tecnologías médicas mejoradas han mantenido con vida a más personas después de lesiones cerebrales, pero muchas de ellas han quedado en estados aparentemente permanentes de deterioro de la conciencia. Inmediatamente después de una lesión cerebral grave, el paciente suele entrar en coma, un período de inconsciencia que suele durar días o, como mucho, semanas. Aquellos que sobreviven no necesariamente despiertan; en cambio, pueden entrar en un estado vegetativo o en un estado de conciencia mínima (MCS), que puede durar años. Si bien es difícil determinar cuántos pacientes mínimamente conscientes hay en los Estados Unidos (MCS se introdujo como una categoría de diagnóstico solo en 2002), algunas estimaciones sitúan el número en 25,000 o más, aproximadamente 10 veces el número de pacientes vegetativos. (Las dos condiciones pueden ser difíciles de distinguir incluso para los neurólogos. Los pacientes vegetativos se definen como aquellos que desconocen por completo su entorno, mientras que los pacientes que se encuentran en un estado mínimamente consciente pueden ocasionalmente reír o llorar, alcanzar objetos o incluso responder a preguntas simples .)

A diferencia de Wallis, la mayoría de los pacientes que pasan años en un estado de conciencia mínima nunca se despiertan. Las perspectivas de recuperación disminuyen a medida que pasa el tiempo, por lo que muchos médicos adoptan una especie de nihilismo terapéutico hacia aquellos que permanecen inconscientes, asumiendo que sus casos no tienen remedio, dice Steven Laureys, neurólogo de la Universidad de Lieja en Bélgica. Los pacientes con MCS tienen pocas opciones de tratamiento y la mayoría no recibe un seguimiento riguroso a largo plazo ni una rehabilitación intensiva. Wallis, por ejemplo, no tenía neurólogo y no se recopilaron muchos antecedentes médicos durante su pausa de 19 años de la conciencia.

Sin embargo, estudios recientes del laboratorio de Schiff y otros han demostrado que al menos algunos de estos pacientes aparentemente inconscientes tienen un nivel sorprendentemente alto de actividad cerebral, reaccionando mentalmente a las historias y órdenes como lo haría una persona sana. Schiff y otros que estudian a pacientes mínimamente conscientes tienen cuidado de distinguirlos de pacientes como Terri Schiavo, que recibió la atención de los medios de comunicación a nivel nacional en 2005. Schiavo estaba en un estado vegetativo, al que entró después de que la falta de oxígeno provocó una muerte generalizada de las células cerebrales. Cuando una lesión cerebral es causada por un trauma, por otro lado, el daño a menudo se limita a las fibras nerviosas que conectan diferentes partes del cerebro, y algunos circuitos neuronales pueden permanecer intactos. Entre estos pacientes, los nuevos estudios de imágenes están revelando un sorprendente potencial para la restauración de la actividad normal del cerebro.

Los hallazgos ofrecen esperanza para un grupo de personas a las que la comunidad médica da por perdidas. Schiff y otros están trabajando para reconstruir los cambios estructurales o funcionales que permiten que algunos pacientes con MCS se despierten; eventualmente, los investigadores esperan diseñar tratamientos que puedan estimular esos cambios en otros. Al mismo tiempo, abren una ventana a un mundo oculto. La conciencia es una experiencia subjetiva en primera persona, dice Laureys. Es muy complicado concluir la ausencia de conciencia basándose en la ausencia de respuesta al lado de la cama. Puede haber algún mundo interior que no tenemos forma de evaluar.

Tenis mental

En 1998, Joy Hirsch, neurocientífica del Centro Médico de la Universidad de Columbia en la ciudad de Nueva York, allanó el camino para estudios que utilizan la resonancia magnética funcional (fMRI) para evaluar el deterioro de la conciencia. Al medir el flujo sanguíneo en el cerebro, la resonancia magnética funcional puede identificar regiones que están activas cuando, por ejemplo, una persona se siente enojada o trabaja en un problema abstracto. Hirsch quería una forma de localizar, y así proteger, el área del lenguaje en bebés que necesitaban cirugía cerebral. Si bien la mayoría de los estudios anteriores de resonancia magnética funcional habían requerido voluntarios para realizar tareas específicas, como leer o hablar, para activar las partes relevantes del cerebro, Hirsch descubrió que solo leer una historia a los bebés podría estimular la región involucrada en el habla. Se hizo obvio, dice, que la misma técnica podría usarse para probar la función cognitiva en pacientes mínimamente conscientes.

Con la ayuda de nuevas mejoras en la tecnología de imágenes, en 2005 Hirsch y Schiff utilizaron fMRI para examinar cómo dos pacientes mínimamente conscientes respondían a las historias contadas por amigos y familiares. Los resultados fueron similares a los observados en voluntarios sanos. Las historias desencadenaron actividad en los centros del lenguaje y otras áreas del cerebro, lo que sugiere que ciertos grupos de neuronas permanecieron intactos y en funcionamiento. Cuando un paciente escuchó a su hermana contar historias sobre su infancia, por ejemplo, partes de su sistema visual se iluminaron, lo que sugiere que podría estar imaginando esas escenas.

Los hallazgos despertaron un gran interés entre los neurólogos, pero sin los informes directos de los propios sujetos, era difícil juzgar exactamente lo que estaban experimentando los pacientes. ¿Estaban atrapados en una prisión mental solitaria, conscientes del mundo exterior pero incapaces de responder a él? ¿Experimentaron solo momentos aislados de conciencia? ¿O fue la actividad cerebral simplemente una especie de reflejo cognitivo, desencadenado por una voz familiar y algunas palabras o nombres evocadores?

En 2005, Adrian Owen, neurocientífico del Medical Research Council de Cambridge, Inglaterra, inició una serie de experimentos para abordar estas cuestiones. Owen y sus compañeros de trabajo crearon una prueba de imágenes cerebrales que esperaban que indicara si alguien era realmente consciente de su entorno. A una paciente de MCS se le indicó que se imaginara jugando al tenis cuando escuchó la palabra tenis, o que se imaginara caminando por su casa cuando escuchó la palabra casa; luego fue colocada en el escáner y se le dieron indicaciones auditivas. La prueba se diseñó para evaluar tanto la memoria a corto plazo, porque las instrucciones se dieron mucho antes de las indicaciones, como la capacidad de atención sostenida, porque se le dijo al paciente que continuara imaginando una escena hasta que se le pidiera que se detuviera. Más importante aún, fue diseñado para requerir una acción intencional.

Si está sano, imaginar que está jugando al tenis o navegando por su casa activa partes específicas de su cerebro, respectivamente, las áreas motoras suplementarias, que controlan las respuestas motoras, y la circunvolución parahipocampal, que juega un papel en la memoria de las escenas. Entonces, los científicos sabían exactamente qué buscar en pacientes con problemas de conciencia. Su sujeto era una mujer de 23 años que había quedado en estado vegetativo después de un accidente automovilístico en 2005. En el momento del estudio, habían transcurrido cinco meses desde su accidente, lo que significa que, estadísticamente, tenía un 20 por ciento posibilidad de alguna recuperación. No mostró signos externos de conciencia.

Los resultados de la prueba fueron impactantes, incluso espectaculares, según un comentario que acompaña a su publicación en la revista. Ciencias el otoño pasado. Cuando le dijimos la palabra 'tenis', su cerebro se activó de una manera que es indistinguible de una persona sana, dice Owen. Lo mismo ocurre con la palabra casa. Creemos que la fMRI demostró inequívocamente que ella está consciente, dice.

Si bien la paciente cumplía con todos los requisitos clínicos para estar en un estado vegetativo, su fMRI mostró claramente un cerebro capaz de procesar estímulos relativamente complejos. Aún así, aún no se sabe con certeza qué conclusiones se pueden extraer de su caso. Hemos estudiado a más de 60 pacientes en Bélgica y nunca hemos visto una activación compatible con la percepción consciente, dice Laureys. Definitivamente creo que esta es la excepción, pero no puedo decir si es un caso de uno en mil o uno en un millón. Owen ahora planea ejecutar las mismas pruebas en más pacientes, utilizando una variación de fMRI que muestra las respuestas cerebrales en tiempo real.

Quizás la pregunta más desconcertante que surgen de los resultados se refiere al estado mental de la paciente: ¿está realmente consciente? Eso es tema de debate: Owen cree que la paciente era consciente de sí misma y de su entorno, pero otros neurólogos no están tan seguros. Nadie sabe lo que realmente estaba pensando durante el escaneo, dice Laureys.

La respuesta puede llegar con la próxima ronda de experimentos de Owen, que están diseñados para realizar lo que algunos consideran la mejor prueba de conciencia: preguntarle a una persona sobre su estado mental. Usando fMRI en tiempo real, los científicos pueden hacer preguntas a los pacientes y medir sus respuestas en base a su actividad cerebral. Por ejemplo, dado que los científicos conocen los patrones de actividad asociados con los juegos imaginarios de tenis y los paseos por las casas, podrían decirles a sus pacientes que piensen en el tenis para el sí y los recorridos por las casas para el no, y luego hagan preguntas binarias mientras realizan exploraciones cerebrales.

Al igual que los hallazgos de Schiff y Hirsch, los de Owen son fascinantes e inquietantes, en gran parte porque los neurólogos aún no saben qué hacer con ellos. ¿Significa la actividad cerebral de la mujer que Owen estudió que pronto se despertará? ¿Qué pasa con otros pacientes con lesiones similares? Schiff, por ejemplo, planea ver si algunos de sus pacientes que muestran signos visibles de conciencia pueden replicar los resultados de Owen. Supongo que algunos de ellos podrán hacerlo, dice.

Lesiones de la conciencia

Probablemente nunca sabremos si Terry Wallis también tenía algo de conciencia antes de su despertar. Pero un tipo de imagen cerebral conocida como imagen por tensor de difusión (DTI) ha dado a los investigadores pistas sobre cómo ha cambiado su cerebro desde entonces.

DTI es una variación de la resonancia magnética que ofrece una vista sin precedentes del sistema de cableado del cerebro: las colas largas y delgadas de neuronas que transportan señales eléctricas entre diferentes regiones. El primer escaneo DTI de Wallis, registrado ocho meses después de su primera palabra, reveló que tenía un daño cerebral profundo. Pero los científicos también descubrieron posibles signos de que habían surgido nuevas conexiones neuronales entre las estructuras cerebrales. En particular, una gran área en la parte posterior de su cerebro parecía tener más fibras neuronales de lo normal, todas orientadas en la misma dirección. El área abarcada por estas nuevas fibras incluía una parte del cerebro conocida como precuneus, que es muy activa durante la vigilia consciente pero menos activa durante el sueño o la anestesia.

Dieciocho meses después de esa exploración, Wallis estaba aún mejor. Podía mover sus piernas previamente paralizadas, una mejora tan inesperada como recuperar el habla, dice Schiff. Cuando los investigadores tomaron imágenes de su cerebro por segunda vez, encontraron que el área inusual en la espalda se había normalizado, mientras que una región involucrada en la regulación del movimiento parecía haberse vuelto más conectada. Los hallazgos fueron publicados el año pasado en el Revista de investigación clínica .

Los investigadores aún no pueden estar seguros de que los cambios que vieron en las imágenes cerebrales realmente indiquen el crecimiento de nuevas conexiones neuronales, ni que esos cambios hayan provocado la recuperación de Wallis. ¿Por qué emergió? Ninguno de nosotros puede responder a esto, dice Hirsch. Pero sugiere un sustento biológico para la recuperación.

Las imágenes cerebrales podrían eventualmente usarse como una herramienta de diagnóstico para ayudar a identificar a aquellos que tienen más probabilidades de recuperarse. Necesitamos desarrollar mejores formas de modelar y medir la aparición de la conciencia y recopilar suficientes datos para que podamos hacer predicciones estadísticas para la recuperación, dice Schiff. Sin embargo, identificar los cambios reveladores que predicen el despertar promete ser difícil. Schiff y Hirsch han escaneado a más de una docena de pacientes además de Wallis, incluidos varios que se han despertado, y aún tienen que encontrar patrones o cambios específicos en la actividad cerebral que puedan indicar que un paciente está mejorando. Pero todavía están investigando si los centros de red del cerebro están activos, por ejemplo, o si la actividad en diferentes áreas del cerebro está sincronizada. Pensamos en los pacientes con lesión cerebral traumática como pacientes con lesiones de la conciencia, dice Hirsch. Ella plantea la hipótesis de que la conciencia surge de una red de conexiones en lugar de en una ubicación específica en el cerebro.

El cerebro procesa información constantemente: las imágenes y los sonidos se registran y sintetizan en diferentes partes del cerebro y luego se fusionan en otras áreas, creando una imagen cohesiva del mundo exterior. Y la evidencia preliminar indica un vínculo entre la conciencia y la capacidad de integrar información. En un estudio de 60 pacientes en estado vegetativo, Laureys encontró que los siete pacientes que luego despertaron recuperaron el metabolismo cerebral en regiones que conectan la corteza con el tálamo, un centro de relevo en el cerebro.

Las lesiones cerebrales pueden desgarrar las fibras nerviosas que transmiten mensajes entre diferentes regiones, impidiendo el proceso de integración. De manera similar, Schiff cree que los circuitos que se dejan intactos en pacientes mínimamente conscientes y vegetativos pueden comunicarse de manera errática, lo que dificulta que el cerebro coordine tareas complejas que involucran múltiples áreas del cerebro. Los pacientes con deterioro de la conciencia también exhiben niveles bajos de actividad neuronal, dice Schiff; sus cerebros pueden intentar una tarea en particular, generando la breve apariencia de capacidad de respuesta, pero luego se apagan. Los momentos ocasionales de claridad de un paciente, entonces, pueden provenir de breves arranques de actividad sincronizada. Algunos pacientes pueden albergar la capacidad de recuperación funcional, pero depende de reclutar respuestas neuronales a nivel de circuito para mantener un estado como el del cerebro funcionando normalmente, dice Schiff. Los eventos emocionales, como la descripción que hace una hermana de los recuerdos de la infancia, pueden hacer un mejor trabajo al activar esos circuitos, lo que podría explicar por qué las historias emocionales parecen desencadenar las respuestas más fuertes.

Comprender las causas de las deficiencias en la conciencia podría, en última instancia, arrojar luz sobre un rompecabezas más grande: ¿qué permite que una persona sana sea consciente de sí misma y de su entorno? Creo que una comprensión detallada de las condiciones necesarias y suficientes para la recuperación de la conciencia proporcionará una comprensión inmensamente importante de la naturaleza fundamental del estado consciente humano, dice Schiff.

Abandonado

El objetivo final de Schiff, por supuesto, es provocar despertares como el de Terry Wallis en otros pacientes mínimamente conscientes. En una reunión de neurociencia en octubre pasado, presentó evidencia preliminar de que estimular eléctricamente el tálamo, que envía información sensorial a la corteza cerebral, podría ayudar a los pacientes a recuperar la conciencia. Schiff y su equipo utilizaron la estimulación cerebral profunda, una terapia que se usa para tratar la enfermedad de Parkinson, donde se implanta un electrodo en el cerebro, para estimular las neuronas talámicas en un paciente mínimamente consciente de 38 años que había sufrido una lesión cerebral traumática grave durante seis años. antes de. Descubrieron que cuando se estimulaban las neuronas, el paciente era más receptivo y coordinado, incluso podía comer con cierta independencia.

Aunque Schiff se muestra reacio a hablar sobre los hallazgos de su grupo antes de que se publiquen en un artículo revisado por pares, él y otros neurólogos están claramente entusiasmados con ellos. Esta es una observación muy interesante e importante, dice James Bernat, neurólogo de la Facultad de Medicina de Dartmouth, quien agrega que el resultado de Schiff es particularmente digno de mención porque el paciente había estado en un estado mínimamente consciente durante tanto tiempo. Estudios previos de estimulación cerebral profunda, llevados a cabo principalmente en Japón, han involucrado a pacientes recientemente lesionados, que podrían haber mejorado de todos modos.

Para probar la eficacia de la estimulación cerebral profunda en el tratamiento de los trastornos de la conciencia y para determinar a qué pacientes podría ayudar, otros investigadores necesitarán duplicar el éxito de Schiff. Pero eso es una tarea difícil. La investigación sobre pacientes vegetativos y mínimamente conscientes presenta enormes obstáculos: la logística de trasladar a los pacientes desde las instalaciones de cuidados a largo plazo a los laboratorios de imágenes, las cuestiones éticas y legales relacionadas con la realización de pruebas a las personas que no pueden dar su consentimiento informado y el desafío técnico de escanear a los pacientes que puede moverse de manera impredecible y es posible que no pueda comprender las instrucciones para quedarse quieto.

Pero la mayor barrera para los estudios más grandes es la financiación. Terry Wallis es uno de los casos de recuperación más notables que Schiff haya visto. Y, sin embargo, lo examinó solo dos veces: primero, cuando una estación de televisión británica llevó a Wallis y su familia de Arkansas a Nueva York, donde Schiff y sus colaboradores pudieron escanear su cerebro; y luego, cuando los productores de un documental de HBO pagaron el pasaje de Wallis a Nueva York 18 meses después, para que los científicos pudieran evaluar los cambios que habían tenido lugar desde el primer escaneo.

Uno podría esperar que algunas de las emocionantes investigaciones con pacientes mínimamente conscientes en los últimos dos años traigan más dinero al campo, pero eso aún no ha sucedido. A principios de noviembre, Schiff recibió noticias decepcionantes: los Institutos Nacionales de Salud, la principal agencia de financiamiento biomédico en los Estados Unidos, se había negado a financiar estudios más amplios de los métodos de diagnóstico que él y otros han estado desarrollando. Dice que, si bien algunos revisores de subvenciones están entusiasmados con los hallazgos recientes, otros se muestran reacios a gastar dinero en un grupo de pacientes que ven más allá de toda esperanza. Creo que muestra un sesgo discriminatorio contra este grupo de pacientes, dice Schiff.

Los neurólogos que estudian los trastornos de la conciencia dicen que el fatalismo sobre las perspectivas de sus pacientes se extiende mucho más allá de los muros de las organizaciones de financiación. La familia de Wallis, por ejemplo, solicitó un neurólogo anualmente durante 19 años sin éxito. Y Schiff dice que las familias de los pacientes inscritos en sus estudios a menudo le agradecen por estar interesados ​​en absoluto. Su experiencia uniforme es que a nadie le importa, dice. Están completamente abandonados por personas que de otro modo los habrían cuidado.

Si Schiff y otros tienen razón, esta población de pacientes abandonados incluye a muchas personas conscientes de su entorno. Y la recuperación de Wallis sirve como un ejemplo de cuánto podrían mejorar algunos de estos pacientes si se les pudiera empujar suavemente de regreso al mundo de la plena conciencia. Mientras Wallis trabaja diligentemente en sus ejercicios de rehabilitación, Schiff continúa su búsqueda tenaz de pistas sobre cómo provocar tal recuperación en otros, acercándose cada vez más a la comprensión de los misterios de la conciencia.

Emily Singer es la editora de biotecnología y ciencias biológicas de Revisión de tecnología .

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