Grégoire Courtine, un reputado neurocientífico de la Escuela Politécnica Federal de Lausana (EPFL), lleva años investigando cómo hacer que personas con la médula espinal dañada vuelvan a andar. Ya ha demostrado previamente sus avances en monos y ratas.

Ahora, en colaboración con la neurocirujana Jocelyne Bloch, del Centro hospitalario Universitario de Vaud, ha logrado que tres hombres parapléjicos puedan caminar con ayuda de muletas o andadores gracias a implantes inalámbricos en la médula, que se pueden activar y desactivar mediante un dispositivo en forma de reloj que obedece a la voz del usuario. Los resultados de la investigación aparecen hoy en dos estudios en las revistas Nature y Nature Neuroscience.

David Mzee, que quedó totalmente parapléjico tras accidente deportivo, da unos unos pasos. / EPFL / Jean-Baptiste Mignardot

Según destaca Courtine, a diferencia de los hallazgos de otros dos trabajos independientes, publicados recientemente en Nature Medicine y en Nature Reviews Neurology, sobre un concepto similar, “hemos demostrado que la función neurológica persistía más allá de las sesiones de entrenamiento, incluso cuando se desactivaba la estimulación eléctrica”.

Imita cómo el cerebro activa la médula

“Nuestros hallazgos se basan en una profunda comprensión de los mecanismos subyacentes que obtuvimos durante años de investigación en modelos animales. Así pudimos imitar en tiempo real cómo el cerebro activa naturalmente la médula espinal”, dice el neurocientífico.

Por su parte, Bloch, que fue la encargada de colocar quirúrgicamente los implantes en los pacientes, señala que, cuando vio que los tres podían caminar con ayuda de sistemas de soporte en el plazo de una semana, supo que estaban en el camino correcto.

Courtine indica que “el momento exacto y la ubicación de la estimulación eléctrica son claves para que el paciente pueda producir el movimiento deseado. También es esta coincidencia temporal la que desencadena el crecimiento de nuevas conexiones nerviosas”.

Para administrar la estimulación eléctrica, el equipo utilizó mapas de activación de las neuronas motoras y modelos para identificar los patrones óptimos en diferentes grupos musculares. La estimulación fue producida por un generador de impulsos controlado en tiempo real mediante comunicación inalámbrica, y cronometrado para coordinarla con el movimiento previsto.

A los pocos días de comenzar el tratamiento, los pacientes empezaron a caminar por una cinta de andar y en el suelo con ayuda de arneses inteligentes (mientras recibían estimulación). Fueron capaces de ajustar la elevación de sus pasos y la longitud de la zancada. Con el tiempo, lograron caminar en la cinta durante una hora.

Sesiones de rehabilitación

En posteriores sesiones de rehabilitación, los tres participantes pudieron caminar con las manos libres durante más de un kilómetro con la ayuda de la estimulación dirigida y de los arneses.

Estas sesiones largas y de alta intensidad resultaron cruciales para desencadenar la plasticidad, la capacidad intrínseca del sistema nervioso para reorganizar las fibras nerviosas, que conduce a una mejor función motora. Tras meses de entrenamiento, los pacientes pudieron controlar de manera voluntaria los músculos de las piernas sin necesidad de estimulación eléctrica y dar algunos pasos por si mismos con las manos libres, destacan los autores.

En estudios previos con enfoques más empíricos, como los protocolos de estimulación eléctrica continua, se había demostrado que algunas personas con paraplejia podían caminar con la ayuda de sistemas de soporte y estimulación, pero solo en distancias cortas y siempre que la estimulación estuviera activada. Tan pronto como se desactivaba, los pacientes regresaban a su estado de parálisis.

«Nosotros hemos logrado un nivel de precisión sin precedentes”, dice Bloch. “La estimulación eléctrica dirigida debe ser tan precisa como un reloj suizo. En nuestro método, implantamos una serie de electrodos sobre la médula espinal que nos permiten apuntar a grupos musculares individuales en las piernas. Las configuraciones seleccionadas de los electrodos activan regiones específicas de la médula, imitando las señales que el cerebro emitiría para dar la orden de andar», resalta la neurocirujana.

El desafío para los pacientes era aprender a coordinar la intención de sus cerebros de caminar con la estimulación específica, pero eso no tardó en suceder. «Los tres participantes lograron caminar con soporte de peso corporal tras una semana, y el control muscular voluntario mejoró enormemente dentro de los cinco meses de entrenamiento», subraya Courtine. «El sistema nervioso respondió mucho mejor de lo que esperábamos al tratamiento», concluye.

Una ‘start-up’ para llevar el tratamiento a hospitales de todo el mundo

La start-up GTX Medical, cofundada Grégoire Courtine y Jocelyne Bloch, utilizará los nuevos hallazgos para desarrollar neurotecnología a medida con el objetivo de convertir este paradigma de rehabilitación en un tratamiento disponible en hospitales y clínicas de todo el mundo.

“Estamos construyendo neurotecnología de próxima generación que también se evaluará muy pronto después de la lesión, cuando el potencial de recuperación sea alto y el sistema neuromuscular aún no haya sufrido la atrofia que sigue a la parálisis crónica. Nuestro objetivo es desarrollar un tratamiento ampliamente accesible”, dice Courtine.

Referencias:

Grégoire Courtine, Jocelyne Bloch et al. “Targeted neurotechnology restores walking in humans with spinal cord injury”. Nature (31 octubre, 2018) DOI: 10.1038/s41586-018-0649-2

Grégoire Courtine, Jocelyne Bloch et al. “Electrical spinal cord stimulation must preserve proprioception to enable locomotion in humans with spinal cord injury” Nature Neuroscience (31 octubre, 2018) DOI: 10.1038/s41593-018-0262-6