Autor: Johan E. Matos

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Este artículo tiene como objetivo proporcionar evidencias de estudios sobre la aplicación de sistemas de interfaces neuronales en humanos con parálisis. En función del modo de aplicación de la tecnología pueden dividirse en invasivas y no invasivas. Las primeras requieren de la cirugía para incorporar receptores o emisores cerca o junto a áreas del cerebro o terminaciones nerviosas que van a ser afectadas. Las segundas no requieren de cirugía eliminando los inconvenientes derivados de la intervención quirúrgica.

Según información suministrada por algunas fuentes de información de la Internet, un implante neural, es un dispositivo tecnológico que se conecta directamente al cerebro de un sujeto biológico - por lo general se coloca en la superficie del cerebro, o conectado a la corteza cerebral. Gracias a las neurotecnologias a través de una interfaz que restablece la comunicación entre el cerebro y la región dañada de la médula. Un estimulador medular implantado en la zona baja de la medula espinal puede estimular los nervios raquídeos permitiendo al paciente obtener movilidad de las extremidades paralizadas. Este dispositivo decodifica las órdenes cerebrales necesarias para comunicar y transmitir esta información a la medula espinal a través de electrodos, de esta manera con una pequeña estimulación eléctrica aplicada en los lugares precisos de la médula espinal se modulan las redes neuronales encargadas de activar estos músculos y se produce la locomoción.

Debido a la alta incidencia de personas en situación de discapacidad motora y sensorial, la investigación en el desarrollo de interfaces neuronales y sistemas de comunicación máquina-cerebro ha tenido gran auge a través de los últimos diez años. La construcción de estas interfaces requiere un trabajo coordinado de disciplinas como: fisiología, ciencia de los materiales, instrumentación y procesamiento de señales, inteligencia computacional, mecánica, electrónica, robótica e informática, entre otras. Todas ellas para lograr una correcta interconexión entre el funcionamiento del sistema nervioso, la construcción de electrodos biocompatibles, la obtención de señales aptas para el procesamiento, la clasificación e identificación de patrones codificados y el diseño de los elementos efectores que den sentido a la interfaz. En esta revisión se hace un recorrido por las tres etapas fundamentales de las interfaces neuronales: la detección de las señales, el procesamiento de estas y la amplia gama de posibilidades para los mecanismos efectores

Neurotecnologia y Parkinson:

El Parkinson es una enfermedad neurodegenerativa que afecta a zonas concretas relacionadas con el neurotransmisor dopamina. La ausencia de esta da lugar a temblores que van aumentando progresivamente hasta impedir el habla o incluso el movimiento del paciente

La neurotecnología permite hoy solucionar este problema con la estimulación cerebral profunda. Esta se realiza en quirófano y con el paciente despierto, al que se le introducen unos finos electrodos (mediante un pequeño orificio en el cráneo) hasta llegar a un núcleo concreto del cerebro. Tras comprobar que los electrodos se encuentran en el sitio correcto, Con ellos se estimula el núcleo aliviando enormemente la sintomatología del paciente, regresándole así su movilidad y capacidad de hablar, no solo así aliviando este mal si no mejorando sorprendentemente la calidad de vida del paciente. (Linares, 2012)

La estimulación eléctrica se ha usado desde 1950 para tratar desórdenes neurológicos en humanos. Actualmente una de las aplicaciones más estudiadas es el alivio de algunas de las manifestaciones del síndrome de Parkinson, para el cual se han diseñado y construido implantes para estimulación profunda del cerebro. Gracias a esto se han estudiado terapias mediante la manipulación del ganglio basal que buscan aliviar el temblor, la rigidez y la bradicinesia propias de esta enfermedad. Sin embargo, aún es necesario tener un mayor conocimiento de la fisiopatología de los desórdenes de movimiento que se manifiestan en las funciones sensoriales-motoras anormales para obtener mayores avances en las interfaces de estimulación cerebral. Los experimentos han demostrado que la estimulación del núcleo subtalámico mejora significativamente la velocidad del movimiento de la articulación del codo y de la rodilla en pacientes con enfermedad de Parkinson, mejorando la calidad de vida de estos individuos. Una explicación probable de este fenómeno es el aumento de la activación de los músculos agonistas y antagonistas, lo cual se ha evidenciado por medio de mediciones electromiografías. Sin embargo, esta estimulación directa trae algunas contraindicaciones como el impacto negativo en la fluencia verbal que hipotéticamente es causado por la extensión del estímulo eléctrico más allá de las regiones patológicas localizadas. Para responder a esto se han sugerido mejoras en los electrodos de estimulación, creándose propuestas como el desarrollo de tecnologías de microelectrodos con microactuadores que permitan posicionar el dispositivo de manera precisa, logrando un menor tiempo de cirugía y posibilitando el ajuste de la profundidad del electrodo después de ésta.

Material y métodos:

Las fuentes del estudio de este artículo se obtienen de bibliotecas virtuales, Google Académico, Pubmed, Medlineplus, Scielo. En este artículo hace énfasis en las neurotecnologías debido a su importante papel en la recuperación de la movilidad de extremidades en pacientes con parálisis.

Resultados:

Los científicos comprobaron que la espina dorsal puede recuperar su función años después de un accidente, además que aun con el implante apagado el paciente puede mover las extremidades sin ayuda, las señales cerebrales voluntarias habían logrado cruzar la lesión de la médula y dar órdenes a las extremidades más alejadas gracias a la interfaz inalámbrica que permite la comunicación entre el cerebro y la región dañada de la medula. Entre otras cosas, la investigación mostró que la parte del cerebro que controla el movimiento continúa funcionando más de una década después de la parálisis.

Diferentes estudios realizados en pacientes con hemiplejia se enfocaron en estudiar la situación de pacientes con parálisis en la mitad de su cuerpo, como consecuencia de las secuelas de un infarto cerebro vascular, usando una interfaz no invasiva, buscando evaluar el posible aprovechamiento del hemisferio no dañado para la operación de interfaces neuronales y comprender cómo se reorganiza su cerebro luego de ser entrenados en el uso de interfaces cerebro-computador

La parálisis consiste en una limitación del movimiento normal producto de la desconexión de señales motoras desde los músculos. En el peor de los casos se manifiesta como “síndrome de cautiverio” en el cual existe una parálisis completa, bloqueando además toda forma de comunicación. Su origen se da de diferentes modos: por lesión en las vías motoras descendientes de la médula espinal, el tallo cerebral, o cerebelo debido a infarto o trauma; trastornos degenerativos que llevan a la pérdida de neuronas motoras (como es el caso en la esclerosis lateral amiotrófica) o de las vías motoras (e.g. en la esclerosis múltiple); trastornos degenerativos a nivel del músculo (distrofia muscular); o por pérdida de extremidades.

Los resultados de los estudios en humanos de la efectividad de estas interfaces han sido limitadas en cuanto a número, resultaría útil revisar los estudios recientes que se han desarrollado en esta área de modo tal de entender desde qué disciplinas se aborda esta línea de conocimiento y de manera importante, cuáles son las principales líneas de trabajo y proyección en el estudio del aprovechamiento de las capacidades que conservan las personas con parálisis, a través de la aplicación y uso de interfaces neuronales.