Un hombre tetrapléjico mueve su mano gracias a una interfaz conectada al cerebro

Un nombre paralizado desde debajo de sus hombros a causa de un accidente de bicicleta, llamado Bill Kochevar, se cree que es la primera persona con cuadriplejía en el mundo que ha restaurado los movimientos del brazo y la mano con la ayuda de dos tecnologías temporalmente implantadas.

Gracias a esta tecnología el paciente ha conseguido agarrar una taza de agua, llevársela a los labios y beber a través de la paja. Sus movimientos eran lentos y deliberados, pero hasta entonces Kochevar no había movido su brazo o mano derecha durante ocho años, y necesitó algo de práctica para alcanzarla y agarrarla sólo pensando en ello.

Una interfaz cerebro-ordenador con electrodos de grabación bajo su cráneo y un sistema de estimulación eléctrica funcional (FES, por sus siglas en inglés) activando su brazo y su mano, reconecta su cerebro a los músculos paralizados. Kochevar, sosteniendo un mango improvisado atravesado por una esponja seca, también logró rascarse el costado de la nariz con la esponja. Además, recogió cucharadas de puré de patatas de un bol y saboreó cada bocado.

"Ser capaz de mover sólo ese poco es impresionante para mí"

"Para alguien como yo que lleva lesionado durante ocho años y no podía moverse, ser capaz de mover sólo ese poco es impresionante para mí --describe Kochevar, de 56 años, de Cleveland, Estados Unidos--. Es mejor de lo que pensé que sería".

Kochevar es el centro de una investigación liderada por Case Western Reserve University, el Centro de Estímulo Eléctrico Funcional de Cleveland (FES) en el Centro Médico Louis Stokes de Cleveland VA y el Centro Médico del Hospital Universitario de Cleveland y cuyos resultados se publican este martes en The Lancet. Bob Kirsch, presidente del Departamento de Ingeniería Biomédica de Case Western Reserve, director ejecutivo del Centro FES y autor principal de la investigación, subraya: "Realmente, está abriendo camino para la comunidad que investiga las lesiones de la médula espinal. Es un paso importante hacia la restauración de una cierta independencia".

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Cuando se les pregunta, las personas con cuadriplejía dicen que su primera prioridad es rascarse una picazón, alimentarse o realizar otras funciones simples con el brazo y la mano, en lugar de confiar en los cuidadores. "Al tomar las señales cerebrales generadas cuando Bill intenta moverse y usarlas para controlar la estimulación de su brazo y mano, fue capaz de realizar funciones personales que eran importantes para él", descrito el autor del estudio Bolu Ajiboye, profesor asistente de Ingeniería Biomédica.

La investigación con Kochevar es parte del ensayo clínico piloto BrainGate2 que está llevando a cabo por un consorcio de academias e instituciones que evalúan la seguridad y viabilidad del sistema de interfase cerebro-ordenador (BCI, por sus siglas en inglés) implantado en personas con parálisis. Otras investigaciones de BrainGate han demostrado que las personas con parálisis pueden controlar un cursor en una pantalla de ordenador o un brazo robótico.

Implantación de electrodos en la corteza motora

"Todos los días, la mayoría de nosotros damos por sentado que cuando vamos a movernos, podemos mover cualquier parte de nuestro cuerpo con precisión y control en múltiples direcciones y aquellos con traumatismos de la médula espinal o cualquier otra forma de parálisis no pueden", dice otro de los investigadores, Benjamin Walter, profesor asociado de Neurología en la Escuela de Medicina de Case Western Reserve, clínico del ensayo BrainGate2 y director médico del programa de estimulación cerebral profunda en el Centro Médico del Hospital Universitario de Cleveland.

Un equipo de cirujanos implantó dos matrices de 96 electrodos en la corteza motora de Kochevar, en la superficie del cerebro

"La última esperanza de cualquiera de estas personas es restaurar esta función -afirma Walter--. Al restaurar la comunicación de la voluntad de moverse desde el cerebro directamente al cuerpo, este trabajo comenzará a devolver la esperanza a millones de individuos paralizados de que algún día podrían volver a moverse libremente". Jonathan Miller, profesor asistente de Neurocirugía en la Escuela de Medicina Case Western Reserve y director del Centro de Neurocirugía Funcional y Restauradora de la Universidad de Texas, en Estados Unidos, lideró un equipo de cirujanos que implantó dos matrices de 96 electrodos --cada uno del tamaño de una aspirina infantil-- en la corteza motora de Kochevar, en la superficie del cerebro.

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Las matrices registran las señales cerebrales creadas cuando Kochevar imagina el movimiento de su propio brazo y mano. La interfaz cerebro-ordenador extrae información de las señales cerebrales sobre los movimientos que pretende hacer y luego pasa la información para ordenar al sistema de estimulación eléctrica.

Para prepararlo para usar su brazo de nuevo, Kochevar primero aprendió a usar sus señales cerebrales para mover un brazo de realidad virtual en una pantalla de ordenador. "Fue capaz de hacerlo en unos minutos --recuerda Kirsch--. El código todavía estaba en su cerebro".

A medida que la habilidad de Kochevar para mover el brazo virtual mejoró a lo largo de cuatro meses de entrenamiento, los investigadores creyeron que sería capaz de controlar su propio brazo y la mano. Miller entonces dirigió un equipo que implantó los 96 electrodos del sistema FES que animan a los músculos en el brazo superior e inferior. El BCI decodifica las señales cerebrales registradas en el comando de movimiento deseado, que luego es convertido por el sistema FES en patrones de pulsos eléctricos.

Los pulsos enviados a través de los electrodos FES activan los músculos que controlan la mano de Kochevar, la muñeca, el brazo, el codo y el hombro. Para superar la gravedad que de otro modo le impediría levantar el brazo y llegar a los objetos, Kochevar utiliza un brazo móvil de apoyo, que también está bajo el control de su cerebro.

Ocho años de atrofia muscular requieren rehabilitación, por lo que los investigadores ejercitaron el brazo y la mano de Kochevar con los patrones cíclicos de estimulación eléctrica. En más de 45 semanas, su fuerza, amplitud de movimiento y resistencia mejoró.

A medida que practicaba los movimientos, los investigadores ajustaron los patrones de estimulación para aumentar sus habilidades. Kochevar puede hacer que cada articulación de su brazo derecho se mueva individualmente o simplemente pensando en una tarea como alimentarse a sí mismo o tomar una bebida, los músculos se activan de una manera coordinada.

Cuando se le preguntó que describiera cómo ordeón los movimientos de los brazos, Kochevar dijo a los investigadores: "Estoy haciendo que se mueva sin tener realmente que concentrarme duro en ello. Sólo pienso 'fuera' ... y funciona", relata Kocehvar, el cual tiene implantada temporalmente tecnología FES que tiene un historial de uso seguro en las personas.