Autor: Johan E. Matos
Johanmatos0490@gmail.com
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.
Fuentes utilizadas
Linares, A. G. (2012). Recuperado el 20 de febrero
de 2017, de
http://riuma.uma.es/xmlui/bitstream/handle/10630/4993/14_n9_Uciencia9.pdf?sequence=1
