Un puente digital entre el cerebro y la médula espinal hace posible la marcha de un parapléjico

Por: Pedro Romero*

Hace dos meses una compatriota residente en Suiza me contactó buscando acceso al Hospital Universitario de Lausana para un joven de unos 23 años, parapléjico desde hace tres años, luego de recibir un disparo de arma de fuego en la ciudad de Cali. Ella se había enterado que investigadores en Suiza, en la ciudad de Lausana más precisamente, han desarrollado tratamientos innovadores de parapléjicos por sección de la médula espinal. El caso del joven colombiano está lejos de ser aislado. De acuerdo a la Organización Mundial de la Salud, la incidencia global anual es de 40 a 80 casos por millón de habitantes, 90 por ciento de ellos causados por traumatismos. Es decir, 72.000 a 140.000 personas cada año en el mundo, por lo general jóvenes, quedan condenados a una silla de ruedas por el resto de sus vidas.

En efecto, equipos de investigación en el servicio de neurocirugía del Hospital Universitario de Lausana, liderados por Jocelyne Bloch, junto con neurocientíficos y especialistas en biología computacional reunidos en el centro  NeuroRestore de la Escuela Politécnica Federal de Lausana (EPFL), liderados por Grégoire Courtine, han diseñado y utilizado en clínica neuroprótesis capaces de restablecer las comunicaciones entre el cerebro y el sistema osteoarticular, evitando las secciones lesionadas de la médula espinal.

Su objetivo; devolver la facultad de caminar voluntariamente a los parapléjicos, una especie de “Lázaro, levántate y anda”. El miércoles de esta semana, estos equipos publicaron el último de una serie de artículos en la revista científica Nature en donde demuestran por la primera vez en el mundo una combinación de tres implantes, dos en el cerebro y el otro tercero en la médula espinal, que le han permitido a un primer parapléjico desde hace 12 años, de, literalmente, caminar con su pensamiento durante ya un año completo. El artículo es firmado por 34 talentosos investigadores. Un testimonio de que Colombia no solo aporta un número elevado de parapléjicos trágicos, es la presencia de dos jóvenes ingenieros colombianos entre los autores. Y no solo dos de 34, también es notable que Andrea Gálvez comparte la primera posición en la lista de autores, un indicador de la importancia del papel de esta científica colombiana en el equipo de investigadores en la realización de este trabajo.

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Para entender esta proeza de ingeniería biomédica es necesario repasar brevemente el mecanismo a la base de la marcha bípeda. La pregunta es: ¿cómo es que caminamos sin pensar por un instante en ello? Pues bien, empezamos a caminar en un área precisa de la corteza cerebral desde donde damos las órdenes de caminar, codificadas como series de pulsos eléctricos, a nuestros miembros inferiores. Estas instrucciones son transmitidas por haces de fibras nerviosas que conectan las neuronas en la corteza cerebral motora a las motoneuronas localizadas en la médula espinal. La médula espinal es una prolongación del sistema nervioso fuertemente protegida por esa armadura que es la columna vertebral. Los puestos de comando y control de los miembros inferiores, constituidos de motoneuronas, están localizados a la altura de la región lumbar. Allí, las órdenes son leídas y de nuevo codificadas en series de pulsos eléctricos, y despachadas a su vez a los músculos y articulaciones.

Cuando el joven caleño recibió el disparo, este cortó su médula espinal interrumpiendo el circuito neuromuscular, dejándolo condenado a usar una silla de ruedas, sin esperanza alguna de volver a caminar por sus propios medios. Como es bien sabido, el sistema nervioso adulto tiene escasa capacidad de regenerarse. Los esfuerzos por encontrar medicinas o trasplantes de células madre que puedan regenerar la delicada arquitectura de la médula espinal han fracasado sistemáticamente. Una alternativa es la de utilizar los avances en la comprensión del funcionamiento de los circuitos electroquímicos usados por el sistema nervioso para todos sus procesos, incluidos el funcionamiento regular del corazón, el control y la operación del sistema locomotor, la memoria, el pensamiento racional, etc., para desarrollar neuroprótesis a la manera de puentes digitales sobre las lesiones tales como la sección de la médula espinal. Esto parecía un sueño distante, acariciado por muchos neurocientíficos en sus laboratorios, alejados del mundanal ruido y hasta por visionarios mediáticos como Elon Musk, el emprendedor multimillonario de Tesla, Twitter y SpaceX.

Los pioneros de Lausana pusieron primero a punto módulos de estimulación eléctrica de las motoneuronas en la médula espinal, responsables de la fase de ejecución de los programas de marcha, y demostraron su utilidad en restaurar la capacidad de ponerse de pie y dar pasos en condiciones controladas. Con esto lograron desarrollar unidades de neuroestimulación que se aplican directamente sobre la médula espinal lumbar.

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El siguiente paso era diseñar interfaces con la corteza cerebral y comunicarlas con la unidad de neuroestimulación espinal. Esas interfaces han venido desarrollándose en los últimos 15 años y culminaron con la puesta a punto de neuroprótesis equipadas de un total de 64 microelectrodos y procesadores capaces de predecir, por aprendizaje automático, las órdenes o intenciones motoras a partir de los electrocorticogramas generados por los electrodos, de codificarlas y de transmitirlas en forma de comandos de estimulación eléctrica al implante sobre la médula espinal.

La comunicación entre los dos implantes es inalámbrica, por medio de antenas portables. Los resultados sobre el primer parapléjico tratado, un holandés de 40 años de edad, son simplemente espectaculares. Desde hace un año, el paciente puede caminar con ayuda de un caminador, de manera independiente, hacer mercado en la plaza de Lausana y hasta compartir una cerveza con sus amigos en un bar cercano. La calibración inicial de los implantes fue rápida y hasta pudieron demostrar una gran estabilidad durante estos doce meses, recuperación neurológica aún cuando el puente digital es apagado brevemente.

El epílogo elocuente de este extraordinario viaje científico y tecnológico bien puede ser la declaración de la habilidosa neurocirujana Jocelyne Bloch: “Para mí era bastante ciencia ficción al principio, pero hoy se ha hecho realidad”. Esto resume bien el asombro que causa poder, literalmente, "leer” el pensamiento con los implantes cerebrales “inteligentes” en tiempo real. Este es un primer paso gigante hacia un futuro esperanzador donde los implantes estarán al alcance de los miles de parapléjicos del mundo, y restaurar la movilidad corporal será una realidad de la práctica neurológica corriente. Por lo pronto, el siguiente experimento ambicioso de los equipos de Lausana es un ensayo clínico en pacientes con secciones medulares altas, cuadripléjicos. Ya tienen listas las autorizaciones de las agencias de regulación (los equivalentes del Invima colombiano). De hoy en adelante, se puede decir que la ciencia biomédica ha logrado hacer posible caminar con el pensamiento.

*Médico de la Universidad Nacional, Profesor Emérito de la Universidad de Lausana y Director Médico y Científico de Novigenix, Lausana.