Gert-Jan Oskam vivía en China en 2011 cuando se vio involucrado en un accidente de motocicleta que lo dejó paralizado de las caderas para abajo. Ahora, con una combinación de dispositivos, los científicos le han dado nuevamente el control de la parte inferior de su cuerpo.
“Durante 12 años, he estado tratando de recuperarme”, dijo Oscam en una rueda de prensa el martes. “Ahora he aprendido a caminar normal y naturalmente”.
En un estudio publicado el miércoles en la revista Nature, investigadores en Suiza describen implantes que proporcionan un “puente digital” entre el cerebro y la médula espinal del Sr. Oskam, sin pasar por las partes afectadas. El descubrimiento permitió a Oscam, de 40 años, ponerse de pie, caminar y ascender una pendiente empinada con solo la ayuda de un andador. Más de un año después de la inserción del implante, conservaba estas capacidades y ya mostraba signos de recuperación neurológica, caminando con muletas incluso cuando se suspendió el implante.
“Tomamos las ideas de Gert Jahn y traducimos estas ideas en estimulación de la médula espinal para restablecer el movimiento voluntario”, dijo Gregoire Courtine, especialista en médula espinal del Instituto Federal Suizo de Tecnología de Lausana, quien ayudó a dirigir la investigación. dijo en la conferencia de prensa.
Jocelyn Bloch, la neurocientífica de la Universidad de Lausana que colocó el implante en el Sr. Oscam, agregó: “Al principio era ciencia ficción para mí, pero hoy se ha vuelto real”.
Ha habido una serie de avances en el tratamiento de las lesiones medulares tecnológicas en las últimas décadas. En 2016, un grupo de científicos dirigido por el Dr. Curtin logró restaurar la capacidad de caminar en monos paralizados, y otro ayudó a un hombre a recuperar el control de su mano paralizada. En 2018, un grupo diferente de científicos, también dirigido por el Dr. Curtin, ideó un método para estimular el cerebro usando generadores de impulsos eléctricos, lo que permite a las personas parcialmente paralizadas caminar y andar en bicicleta nuevamente. El año pasado, los procedimientos de estimulación cerebral más avanzados permitieron a las personas paralizadas nadar, caminar y andar en bicicleta al día siguiente del tratamiento.
El Sr. Oscam se había sometido a procedimientos de estimulación en años anteriores y recuperó cierta capacidad para caminar, pero finalmente su mejora se estancó. En la conferencia de prensa, el Sr. Oscam dijo que estas técnicas de estimulación lo hicieron sentir como si hubiera algo extraño en el movimiento, un espacio extraño entre su mente y su cuerpo.
La nueva interfaz ha cambiado esto, dice, “antes de que el estímulo me controlara, ahora controlo el estímulo”.
En el nuevo estudio, la interfaz cerebro-columna, como la llamaron los investigadores, hizo uso de un decodificador de IA para leer las intenciones del Sr. Oscam (detectables como señales eléctricas en su cerebro) y relacionarlas con los movimientos musculares. Se han conservado los desencadenantes naturales del movimiento, desde el pensamiento hasta la intención y la acción. La única adición, según lo descrito por el Dr. Curtin, fue el puente digital que se extiende por las partes afectadas de la columna vertebral.
“Plantea preguntas interesantes sobre la autonomía, la fuente de los comandos”, dijo Andrew Jackson, un neurocientífico de la Universidad de Newcastle que no participó en el estudio. “Sigues borrando los límites filosóficos entre lo que es el cerebro y lo que es la tecnología”.
El Dr. Jackson agregó que los científicos en el campo han estado teorizando sobre la conexión del cerebro a los estimuladores de la médula espinal durante décadas, pero esta es la primera vez que logran tal éxito en un paciente humano. “Es fácil de decir, mucho más difícil de hacer”, dijo.
Para lograr este resultado, los investigadores primero implantaron electrodos en el cráneo y la columna vertebral del Sr. Oscam. Luego, el equipo usó un software de aprendizaje automático para observar qué partes del cerebro se iluminan cuando intenta mover diferentes partes de su cuerpo. Este decodificador pudo hacer coincidir la actividad de electrodos específicos con intenciones específicas: una configuración se encendía cada vez que el Sr. Oscam intentaba mover los tobillos y otra cuando intentaba mover las caderas.
Luego, los investigadores usaron otro algoritmo para conectar un implante cerebral a su columna vertebral, que estaba configurado para enviar señales eléctricas a diferentes partes de su cuerpo, lo que provocó el movimiento. El algoritmo pudo dar cuenta de las diferencias sutiles en la dirección y la velocidad de cada contracción y relajación muscular. Y debido a que las señales entre el cerebro y la columna vertebral se envían cada 300 milisegundos, Oscam pudo ajustar rápidamente su estrategia en función de lo que funcionaba y lo que no. Durante la primera sesión de terapia puede mover los músculos de la cadera.
Durante los siguientes meses, los investigadores refinaron la interfaz cerebro-columna para adaptarse mejor a acciones básicas como caminar y estar de pie. El Sr. Oscam logró una forma de andar bastante saludable y pudo atravesar escalones e inclinaciones con relativa facilidad, incluso después de meses sin tratamiento. Además, después de un año de tratamiento, comenzó a notar una clara mejoría en su movimiento sin la ayuda de la interfaz cerebro-columna. Los investigadores documentaron estas mejoras en las pruebas de carga, equilibrio y marcha.
Ahora, el Sr. Oscam puede caminar de forma limitada por su casa, subir y bajar del auto y detenerse en el bar para tomar una copa. Dijo por primera vez que se siente como el que tiene el control.
Los investigadores reconocieron las limitaciones de su trabajo. Es difícil distinguir las intenciones exactas en el cerebro, 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 se considera invasivo y requiere múltiples cirugías y horas de fisioterapia. El sistema actual no trata todas las espinas bífidas.
Pero el equipo tenía la esperanza de que nuevos desarrollos harían que el tratamiento fuera sistemáticamente más accesible y efectivo. “Ese es nuestro verdadero objetivo”, dijo el Dr. Curtin, “hacer que esta tecnología esté disponible en todo el mundo para todos los pacientes que la necesiten”.