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Un chip cerebral para controlar las extremidades paralizadas
Los científicos ahora están construyendo un dispositivo que registra las señales cerebrales y las transmite a los músculos paralizados, lo que potencialmente devuelve el control de los músculos a los pacientes gravemente paralizados. En el sistema protésico, que aún se encuentra en un desarrollo temprano, un chip cerebral registra las señales neuronales de la parte del cerebro que controla el movimiento. Luego, el chip procesa esas señales, enviando mensajes precisos a los cables implantados en diferentes músculos del brazo o la mano del paciente, lo que activa la extremidad paralizada para agarrar un vaso o rascarse la nariz. Nuestro objetivo final es que una persona piense y mueva el brazo sin esfuerzo , dice Robert Kirsch , director asociado de la Centro de estimulación eléctrica funcional , en el Centro Médico de Asuntos de Veteranos Louis Stokes, en Cleveland, OH.
Un dispositivo implantado que activa músculos específicos ayuda a los pacientes paralizados a mover sus extremidades. Un estimulador central está conectado a cables que se implantarán en el músculo.
En las lesiones de la médula espinal y algunos tipos de accidentes cerebrovasculares y enfermedades neurodegenerativas, los circuitos neuronales entre el cerebro y el cuerpo se dañan, dejando a los pacientes con profundos problemas de movimiento. Los científicos ya han logrado un progreso notable en la superación de este bloqueo neuronal mediante el desarrollo de nuevas formas de estimular los músculos. En la estimulación eléctrica funcional (FES), se aplica corriente eléctrica a nervios o músculos específicos para desencadenar las contracciones musculares. Cuando el usuario realiza un movimiento predefinido con la cabeza o los hombros, activa la estimulación de ciertos músculos, lo que permite que la extremidad se mueva de una manera específica. Los dispositivos que pueden restaurar la función de la mano y el control de la vejiga en algunos pacientes con parálisis ya han sido aprobados por la FDA.
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MUESTRA DE DIAPOSITIVAS: Ver el sistema
En un sistema que Kirsch y sus colegas están probando en personas con lesiones de la médula espinal lo suficientemente graves como para paralizarlas del cuello hacia abajo, se implanta quirúrgicamente un estimulador similar a un marcapasos en el pecho o el abdomen del paciente, con cables de conexión implantados en hasta 12 diferentes músculos. Otro conjunto de cables registra la actividad de los músculos que están bajo el control voluntario del paciente. Estas señales luego se utilizan para activar la actividad en los músculos paralizados.
Pero para algunos pacientes, especialmente los individuos severamente paralizados con control sobre pocos músculos, el uso de señales grabadas directamente desde el cerebro para controlar las extremidades paralizadas podría proporcionar una forma más fácil e intuitiva de moverse. Entonces, los investigadores de Cleveland están trabajando con John Donoghue , neurocientífico de la Universidad de Brown, que ha desarrollado chips cerebrales implantables que registran y procesan la actividad eléctrica directamente de las neuronas. El dispositivo, fabricado por Sistemas de neurotecnología cibercinética , en Foxborough, MA, consiste en un pequeño chip que contiene 100 electrodos que registran señales de cientos de neuronas en la corteza motora, la parte del cerebro que modula el movimiento. Luego, un algoritmo informático traduce este patrón complejo de actividad en una señal que se utiliza para controlar una computadora o una prótesis. Hasta ahora, el chip se ha probado en tres pacientes, las primeras personas en recibir este tipo de implante. (Ver Implanting Hope, marzo de 2005; Los chips cerebrales dan nuevos poderes a los pacientes paralizados; y Pilotar una silla de ruedas con el poder de la mente).
Los expertos tienen grandes esperanzas en el nuevo dispositivo. Consideramos que esta es la única tecnología viable actual en el horizonte para proporcionar a los pacientes niveles altos de restauración de lesiones cervicales y control de sus extremidades, dice Joseph Pancrazio , director del programa de investigación de ingeniería neuronal y neuroprótesis de los Institutos Nacionales de Trastornos Neurológicos y Accidentes Cerebrovasculares, una de las agencias que financian la investigación.
Es probable que el proyecto sea complejo. Donoghue y sus colegas primero deben hacer que su chip cerebral sea inalámbrico y completamente implantable. (Actualmente, los pacientes tienen algún hardware que sobresale del cráneo y están conectados a una computadora mediante cables). Un sistema implantable minimizaría el riesgo de infección y también podría ayudar a los pacientes a aprender a usar el sistema. Eberhard Fetz , un neurocientífico de la Universidad de Washington, en Seattle, que está desarrollando sistemas similares en monos, dice que un dispositivo implantable permitiría a los pacientes usar el sistema las 24 horas del día, lo que les ayudaría a aprender a modular las señales neuronales para un control preciso.
En la primera serie de pruebas, programada para comenzar el próximo mes, los pacientes implantados con el chip Cyberkinetics intentarán mover un brazo virtual, lo que permitirá a los investigadores estudiar qué nivel de control podrían esperar lograr e identificar los músculos que necesitan ser estimulados. para provocar movimientos útiles. Una vez que los investigadores hayan construido un chip implantable y hayan demostrado que los pacientes pueden controlar suficientemente un brazo virtual, el equipo comenzará a integrar el chip y el sistema FES.
A largo plazo, es probable que los investigadores tengan que fusionar varios dispositivos. Para realizar plenamente el potencial de estos sistemas, debemos pensar no solo en un único sistema FES para las extremidades superiores, dice Pancrazio. Necesitamos pensar en una red de sistemas. El individuo puede necesitar sistemas de ventilación, control de la vejiga y control del intestino.