Las personas paralizadas ahora tienen la oportunidad de restaurar el movimiento de las extremidades controlando el poder del pensamiento. Un grupo de investigadores de la Universidad Case Western Reserve ha desarrollado el primer sistema implantable para registrar la actividad y la estimulación muscular del cerebro, que restaura el movimiento de brazos y manos en pacientes con parálisis.
El sistema incluye una interfaz de neurocomputadora con electrodos de grabación incrustados en el cráneo y estimulación eléctrica funcional (
FES ). La primera persona que probó la tecnología fue el residente de 56 años de Cleveland, Bill Kochevar, quien quedó paralizado debajo de sus hombros como resultado de un accidente. Con su ayuda, él restauró el movimiento de brazos y manos.
“Nuestro estudio se encuentra en una etapa temprana, pero creemos que esta neuroprótesis puede ofrecer a las personas con parálisis la capacidad de restablecer la función de la mano para las actividades diarias. Ahora, esta tecnología permite a una persona paralizada alcanzar un objeto y tomarlo, es decir, puede comer y beber. Con un mayor desarrollo, la tecnología puede dar un control más preciso, ampliando el posible rango de acciones ", dijo el autor principal del estudio, Bolu Ajiboye.
El experimento Kochevar es parte del programa de ensayos clínicos BrainGate, que es llevado a cabo por un consorcio de instituciones académicas y médicas que evalúan la seguridad y la eficacia del sistema de interfaz neuro-computadora en personas con parálisis. Otra investigación de BrainGate ha demostrado que las personas pueden
controlar el cursor en una pantalla de computadora o con un
brazo robótico .
Jonathan Miller, profesor asistente de neurocirugía en la Facultad de medicina de la Universidad Case Western Reserve, dirigió un equipo de cirujanos que implantaron dos conjuntos de electrodos de 96 canales en la superficie del cerebro. Luego implantaron 36 electrodos de los sistemas FES, que revitalizan los músculos de los brazos superior e inferior.
Las matrices registran las señales cerebrales cuando Kochevar representa el movimiento de su mano o brazo en su conjunto. La interfaz de la neurocomputadora decodifica la información registrada de las señales del cerebro sobre los movimientos que pretende hacer, y luego el sistema FES la convierte en patrones de pulso eléctrico para controlar el sistema de estimulación eléctrica.
Los pulsos enviados a través de los electrodos de FES activan los músculos que controlan los hombros, los codos y las muñecas. Para superar la gravedad, que de otro modo no le permitiría levantar y extender su mano, Kochevar utiliza el soporte móvil para sus manos, que también está bajo el control de su cerebro.
Antes de la implantación, Kochevar aprendió a usar sus señales cerebrales para mover sus manos en la realidad virtual en una pantalla de computadora. A medida que la capacidad de Kochevar para mover su brazo virtual mejoró durante los siguientes cuatro meses de entrenamiento, los investigadores sugirieron que podría controlar su brazo y su mano.
Ocho años de atrofia muscular requirieron rehabilitación. Los investigadores realizaron procedimientos cíclicos para la estimulación eléctrica del brazo y la mano de Kochevar. Durante 45 semanas, su fuerza, rango de movimiento y resistencia han mejorado significativamente. Cuando trató de mover su mano, los científicos establecieron patrones de estimulación para desarrollar sus habilidades motoras.
Ahora el paciente puede obligar a cada pensamiento en la articulación de su mano derecha a moverse individualmente. O, simplemente pensando en comida o bebida, lleva los músculos a un movimiento coordinado. Cuando se le pidió que describiera cómo ordena el movimiento de sus manos, Kochevar respondió: “La hago moverse sin ningún esfuerzo especial. Solo pienso en ello y funciona ".
Los investigadores señalan que el logro necesario para usar la tecnología fuera del laboratorio no está tan lejos de la realidad. Actualmente, se está trabajando para crear implantes inalámbricos para el cerebro, y los investigadores están mejorando los esquemas de decodificación y estimulación necesarios para determinar con mayor precisión los movimientos. Los sistemas FES totalmente implantables ya se han desarrollado y se están probando en ensayos clínicos separados.
La tecnología de investigación BrainGate se desarrolló originalmente en la Universidad de Brown en el laboratorio de John Donoghue, ahora fundador del Centro de Bioingeniería y Neuroingeniería Wyss en Ginebra. Los electrodos de grabación implantables, conocidos como matrices de Utah, fueron diseñados originalmente por Richard Norman, profesor emérito de bioingeniería de la Universidad de Utah.
doi:
http://dx.doi.org/10.1016/S0140-6736(17)30601-3