Cómo funciona la estimulación eléctrica que permite que las personas con parálisis vuelvan a caminar

Hasta hace algunos años, pensar que una persona paralizada vuelva a caminar parecía más un anhelo que una realidad. Sin embargo, la ciencia nunca frena en su afán por mejorar la calidad de vida de la humanidad. Ahora, un grupo de investigadores de Estados Unidos, Suiza, Austria y Canadá logró que nueve pacientes volvieran a caminar gracias a la aplicación de descargas eléctricas en la médula espinal y la ayuda de un robot. Tras cinco meses de esta terapia, la mitad de los voluntarios dejó de necesitar estos impulsos para su andar.

El uso de la estimulación eléctrica para restaurar funciones perdidas del organismo no es nuevo. Aunque, se podría decir que su aplicación en los pacientes con lesiones en la médula espinal es contemporánea. Durante la última década, gracias a los avances tecnológicos, el uso de estos estímulos comenzó a profundizarse. Aunque aún restaba identificar cuáles eran las células a las que debían dirigirse.

Según un reciente estudio publicado en la revista Nature, esta incógnita dejó paso a una certeza. Gracias a la generación de un mapa molecular en 3D de la médula espinal, los expertos pudieron identificar, mientras el paciente se recuperaba de la lesión, un grupo de neuronas ubicado en su región más externa. “Aunque estas neuronas no son necesarias para caminar antes de una lesión de la médula espinal, demostramos que son esenciales para la recuperación de la marcha con Estimulación Eléctrica Epidural (EES, por sus siglas en inglés) después de una lesión de la médula espinal”, afirmaron los expertos en el documento.

Cómo es la estimulación eléctrica que permite que las personas paralizadas vuelvan a caminar

(Nature)

La médula espinal se podría describir como una suerte de autopista de impulsos nerviosos. Gracias a ella, cuando se piensa en caminar, desde el cerebro se dispara la orden y las piernas avanzan paso a paso. Sin embargo, cuando se rompe por alguna clase de accidente o patología, aparece la parálisis. Dependiendo de dónde se haya “roto” esta ruta será el límite para el movimiento.

En el caso de las personas con lesiones cervicales, por ejemplo, su capacidad de movimiento se reduce a la cabeza. Para aquellos que lo padecieron en la región lumbar, las piernas dejarán de sentir este impulso nervioso y no habrá más movilidad. Vale aclarar que, esto depende de cuán grave es la lesión. Cuando hay una interrupción total, incluso se pierden las sensaciones, cuando es parcial habrá algunos limitantes.

Ahora, gracias a esta estimulación eléctrica, los científicos lograron que esta interrupción pueda sortearse e, incluso, evadirse por completo, ya que otro grupo de neuronas (que originalmente no son necesarias para caminar) logró reorganizarse para reparar la autopista.

En el trabajo publicado en Nature, los científicos resaltaron la mejoría y hasta restauración de la marcha en personas con parálisis (Nature)

Para lograr que esto ocurra, y tras casi una década de trabajo, los investigadores desarrollaron la Estimulación Eléctrica Epidural (EES, por sus siglas en inglés). Se trata de un dispositivo con múltiples electrodos y se posiciona por arriba de la membrana más externa de la médula espinal. Esta capa actúa como una suerte de puente artificial que, tras la aplicación de estas descargas eléctricas, pasa por alto la lesión. Tras algunas sesiones, los expertos indicaron que este impulso logra activar a las neuronas de las regiones sanas y enviar señales a las vías nerviosas cercanas.

Esto se concretó, según advirtieron los investigadores, en “nueve personas que se inscribieron en el primer ensayo clínico en humanos de ‘Stimulation Movement Overground’ (STIMO)”. “Los primeros seis participantes presentaron parálisis motora severa o completa, pero todos habían conservado algún grado de sensibilidad en las piernas. Los otros tres participantes presentaron parálisis sensoriomotora completa”, describieron los expertos. En ese sentido, resaltaron que esta técnica permitió que todos los “participantes mejoraran o recuperaran la capacidad de caminar mientras estaban apoyados en la interfaz robótica”.

Pero eso no es todo, ya que “los participantes, incluidos dos con parálisis sensoriomotora completa, podían ejercer un control volitivo (a voluntad) sobre la amplitud de sus pasos cuando se encendía EES”. Tras cinco meses de terapia, “que consistió en estar de pie, caminar y realizar varios ejercicios”, los voluntarios pudieron “caminar al aire libre con el SEE encendido y un dispositivo de asistencia para la estabilidad”. Es más, cuatro de ellos “restauraron la marcha incluso en ausencia de EES”. Es decir, que volvieron a andar libremente.

Según indicaron los expertos, así es cómo los participantes lograron volver a caminar / (Foto: Neuro restore)

Vale destacar que, según advirtieron los expertos, los participantes fueron divididos en dos grupos, a los cuales se les implantó un hardware diferente: uno para el tratamiento del dolor y el diseñado específicamente para estimular la marcha, gracias a un patrón similar al que usan las señales normales de la médula espinal. Los científicos identificaron, además, que la EES, junto con la rehabilitación física, “reducía la energía necesaria para las partes de la médula espinal que controlan la marcha. En lugar de involucrar a todas las neuronas en la médula espinal, EES parece adaptarse solo a un grupo selecto de neuronas, aquellas críticas para ayudar a los pacientes a caminar nuevamente”, resaltaron desde la publicación Singularity Hub.

Por qué pudieron volver a caminar

Para poder determinar las razones de este logro, los científicos buscaron replicarlo en un modelo animal: ratones. El modo fue recrear el tratamiento en ratones con lesiones similares y evaluar cuáles fueron las células responsables de la recuperación. Según los científicos liderados por Grégoire Courtine, profesor de neurociencia en la EPFL, y Jocelyne Bloch, neurocirujana del Hospital Universitario de Lausana (CHUV), los roedores (que también fueron estimulados con EES y un robot para caminar) recuperaron su capacidad para andar.

Luego de que detectaran este avance, los investigadores tomaron muestras de la médula espinal de los ratones y secuenciaron más de 80000 células individuales. El objetivo fue diagramar un mapa para identificar qué genes se activaron. Sin embargo, dónde se encontraban esos genes fue determinante, ya que gracias a este trabajo lograron conformar el primer atlas molecular de recuperación.

Las células que habían sido responsables de esta recuperación fueron las denominas como V2a. Se trata de neuronas posicionadas en una zona de la médula espinal que esencial para caminar, aunque no eran usadas por el organismo para andar antes de la lesión. Sin embargo, con la EES elevaron su actividad.

Lo cierto es que estas neuronas son las guardianas de la recuperación de la médula espinal, pero no son las únicas. Ya que este estudio identificó otras neuronas, con diversas firmas genéticas, que también muestran actividad gracias a la EES. Pese a las buenas noticias, los expertos advirtieron que aún desconocen las razones de este comportamiento neuronal ante otras necesidades, como puede ser el control de esfínteres, pero adelantaron avanzarán en ese sentido.