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Un hombre paralítico puede volver a caminar naturalmente con implantes cerebrales y de columna

Gert-Jan Oskam vivía en China en 2011 cuando sufrió un accidente de motocicleta que lo dejó paralizado de las caderas para abajo. Ahora, con una combinación de dispositivos, los científicos le han dado control sobre la parte inferior de su cuerpo nuevamente.

“Durante 12 años he estado tratando de recuperarme”, dijo el Sr. Oskam en una conferencia de prensa el martes. “Ahora he aprendido a caminar normal, natural”.

en un estudiar publicado el miércoles en la revista Nature, investigadores en Suiza describieron implantes que proporcionaron un “puente digital” entre el cerebro del Sr. Oskam y su médula espinal, sin pasar por las secciones lesionadas. El descubrimiento permitió al Sr. Oskam, de 40 años, pararse, caminar y ascender una rampa empinada con solo la ayuda de un andador. Más de un año después de la inserción del implante, ha conservado estas habilidades y, de hecho, ha mostrado signos de recuperación neurológica, caminando con muletas incluso cuando el implante estaba apagado.

“Capturamos los pensamientos de Gert-Jan y traducimos estos pensamientos en una estimulación de la médula espinal para restablecer el movimiento voluntario”, Grégoire Courtine, especialista en médula espinal del Instituto Federal Suizo de Tecnología, Lausana, quien ayudó dirigir la investigación, dijo en la rueda de prensa.

Jocelyne Bloch, neurocientífica de la Universidad de Lausana que colocó el implante en el Sr. Oskam, agregó: “Al principio era bastante ciencia ficción para mí, pero hoy se hizo realidad”.

Ha habido una serie de avances en el tratamiento tecnológico de lesiones de la médula espinal en las últimas décadas. En 2016, un grupo de científicos dirigido por el Dr. Courtine pudo restaurar la capacidad de caminar en monos paralizados, y otro ayudó a un hombre a recuperar el control de su mano lisiada. En 2018, un grupo diferente de científicos, también dirigido por el Dr. Courtine, ideó una forma de estimular el cerebro con generadores de impulsos eléctricos, lo que permite a las personas parcialmente paralizadas volver a caminar y andar en bicicleta. El año pasado, más avanzado Los procedimientos de estimulación cerebral permitieron a los sujetos paralizados nadar, caminar y andar en bicicleta en un solo día de tratamiento.

El Sr. Oskam se había sometido a procedimientos de estimulación en años anteriores e incluso había recuperado cierta capacidad para caminar, pero finalmente su mejoría se estancó. En la rueda de prensa, el Sr. Oskam dijo que estas tecnologías de estimulación le habían dejado la sensación de que había algo extraño en la locomoción, una distancia extraña entre su mente y su cuerpo.

La nueva interfaz cambió esto, dijo: “La estimulación antes me controlaba, y ahora controlo la estimulación”.

En el nuevo estudio, la interfaz cerebro-columna, como la llamaron los investigadores, aprovechó un decodificador de pensamiento de inteligencia artificial para leer las intenciones del Sr. Oskam, detectables como señales eléctricas en su cerebro, y relacionarlas con los movimientos musculares. Se preservó la etiología del movimiento natural, desde el pensamiento hasta la intención y la acción. La única adición, como lo describió el Dr. Courtine, fue el puente digital que se extendía por las partes lesionadas de la columna.

Andrew Jackson, un neurocientífico de la Universidad de Newcastle que no participó en el estudio, dijo: “Plantea preguntas interesantes sobre la autonomía y la fuente de los comandos. Continúas desdibujando el límite filosófico entre lo que es el cerebro y lo que es la tecnología”.

El Dr. Jackson agregó que los científicos en el campo habían estado teorizando sobre la conexión del cerebro a los estimuladores de la médula espinal durante décadas, pero que esto representaba la primera vez que habían logrado tal éxito en un paciente humano. “Es fácil de decir, es mucho más difícil de hacer”, dijo.

Para lograr este resultado, los investigadores primero implantaron electrodos en el cráneo y la columna vertebral del Sr. Oskam. Luego, el equipo usó un programa de aprendizaje automático para observar qué partes del cerebro se iluminaron mientras intentaba mover diferentes partes de su cuerpo. Este decodificador de pensamiento fue capaz de hacer coincidir la actividad de ciertos electrodos con intenciones particulares: una configuración se encendía cada vez que el Sr. Oskam intentaba mover los tobillos, otra cuando intentaba mover las caderas.

Luego, los investigadores usaron otro algoritmo para conectar el implante cerebral al implante espinal, que estaba configurado para enviar señales eléctricas a diferentes partes de su cuerpo, provocando movimiento. El algoritmo pudo tener en cuenta ligeras variaciones en la dirección y la velocidad de cada contracción y relajación muscular. Y, debido a que las señales entre el cerebro y la columna se enviaban cada 300 milisegundos, el Sr. Oskam pudo ajustar rápidamente su estrategia en función de lo que funcionaba y lo que no. Dentro de la primera sesión de tratamiento, podía torcer los músculos de la cadera.

Durante los siguientes meses, los investigadores ajustaron la interfaz cerebro-columna para adaptarse mejor a acciones básicas como caminar y estar de pie. El Sr. Oskam logró una forma de andar que parecía algo saludable y pudo atravesar escalones y rampas con relativa facilidad, incluso después de meses sin tratamiento. Además, después de un año de tratamiento, comenzó a notar claras mejoras en su movimiento sin la ayuda de la interfaz cerebro-columna. Los investigadores documentaron estas mejoras en las pruebas de soporte de peso, equilibrio y caminata.

Ahora, el Sr. Oskam puede caminar de manera limitada alrededor de su casa, subir y bajar de un automóvil y pararse en un bar para tomar una copa. Por primera vez, dijo, siente que es él quien tiene el control.

Los investigadores reconocieron las limitaciones de su trabajo. Las intenciones sutiles en el cerebro son difíciles de distinguir, y aunque la interfaz cerebro-columna actual es adecuada para caminar, probablemente no se pueda decir lo mismo para restaurar el movimiento de la parte superior del cuerpo. El tratamiento también es invasivo y requiere múltiples cirugías y horas de fisioterapia. El sistema actual no soluciona todas las parálisis de la médula espinal.

Pero el equipo tenía la esperanza de que nuevos avances harían que el tratamiento fuera más accesible y sistemáticamente más efectivo. “Este es nuestro verdadero objetivo”, dijo el Dr. Courtine, “hacer que esta tecnología esté disponible en todo el mundo para todos los pacientes que la necesitan”.

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