Cómo dispositivos biónicos de 'control mental' podrían ayudar a tetrapléjicos a caminar

dispositivos binicos

El desarrollo de dispositivos biónicos "control mental" dió un paso más con la publicación de un papel de la biotecnología de la naturaleza que describe cómo un stent pequeño, 3 cm de largo que contiene 12 electrodos podría algún día ayudar a personas que viven con la médula espinal lesión a caminar con el poder del pensamiento.

El dispositivo, llamado el "stentrode", se inserta en la vena yugular en el cuello y se empuja encima de la vena hasta que alcanzar el motor  de la corteza cerebral, que es responsable de la actividad muscular.

Un equipo de 39 personas han desarrollando y probando el dispositivo, y ahora planean un ensayo clínico el año próximo en Victoria.

¿Cómo funciona?

La posición del stentrode, junto con la corteza de motor, permite recibir señales neuronales que inician el movimiento. Envía las señales  abajo de 12 microleads en una interfaz de computadora.

stentrode

Aquí, las señales se traducen en información que puede manipular cualquier cosa, desde una prótesis biónica a un exoesqueleto completo del cuerpo, un esqueleto externo de tipo transformador.

El trabajo se basa en investigaciones previas, que en el año 2002 encontró monos podían mover un cursor de computadora con el poder del pensamiento. Esto demostró que era teóricamente posible controlar que una extremidad biónica usando pensamiento solo.

  • A continuación, los investigadores colocaron electrodos, tales como la matriz de electrodos de Utah los implantaron quirúrgicamente por debajo de la cabeza . Estos dispositivos producen resultados asombrosos, incluyendo la capacidad para pacientes paralizados para utilizar una extremidad biónica remota, totalmente separada del cuerpo. Estos dispositivos todavía están siendo desarrollados por una empresa llamada compuerta.

Sin embargo, la inserción de estos dispositivos requiere cirugía cerebral importante que conlleva riesgos de infección y rechazo inmune. Los electrodos implantados quirúrgicamente también pueden causar inflamación del cerebro y sufren degradación de la calidad de señal más de seis meses a un año.

La stentrode pretende superar estos problemas. Por estar dentro de la vasculatura del cerebro, la stentrode se incorpora a la pared del vaso, protección de las células inmunes del cerebro. Los estudios preclínicos muestran que las señales del cerebro que recoge el stentrode de hecho es más limpio y más fuerte con el tiempo como la incorporación de este vaso sanguíneo.

Siguiente paso: implantación de pacientes

Los primeros pacientes para recibir los implantes de stentrode serán las personas que han sufrido una lesión en la columna y terminó con tetraplejía.

Antes de recibir el implante, los pacientes serán sometidos a exploración de MRI funcional. Se les pedirá imaginar mover su brazo izquierdo y derecho, arriba y abajo y a imaginar mover su mano hacia objetivos en una pantalla de ordenador.

Esto producirá un mapa virtual de la corteza de motor, que los cirujanos pueden observar durante la cirugía de implantación de stentrode y asegurar que el dispositivo cubre la región de la corteza motora.

Luego el cerebro del paciente iniciará un paradigma de aprendizaje, muy similar a aprender a tocar un instrumento, o una nueva habilidad de motora. Las neuronas en la corteza motora se activarán en respuesta al pensamiento de un paciente, que luego se traducirá en un movimiento de un cursor, extremidad biónica o exoesqueleto.

Inicialmente los movimientos serán desiguales, falta de coordinación y producir el resultado incorrecto. Pero a través de un proceso de ensayo y error, propiedades del neuroplastic en el cerebro le permitirá perfeccionar la actividad de los nervios, permitiendo eventualmente coordinar actividades como beber un café o caminar con la ayuda de un exoesqueleto.

Otros posibles usos

Un muy ramificado sistema vascular del cerebro quiere decir que el stentrode potencialmente podría depositarse en otros recipientes para tratar una variedad de enfermedades.

Tiene el potencial para predecir ataques epilépticos, por ejemplo, si se coloca en la región del cerebro que da lugar a los asimientos. Los cambios de actividad neuronal del cerebro muestran de manera predecible la aparición de una convulsión. El stentrode podría recoger  estas señales de advertencia y alertar al paciente para cesar cualquier actividad que ellos o a otros en peligro, como conducir o natación.

El stentrode también podría utilizarse como un dispositivo de neuroestimulación. Los tratamientos actuales para la enfermedad de Parkinson incluyen la estimulación cerebral profunda (DBS) para lanzar la dopamina necesaria para los movimientos suaves y coordinados. Utilizando el stentrode como un estimulador alternativo aliviaria los riesgos de la implantación de estimuladores en el cerebro.

El dispositivo también podría ayudar a personas con enfermedad de motoneurona (EMN) que son carecen de la capacidad de moverse, hablar, comer y finalmente respirar. En la etapa donde personas pierden la habilidad de comunicarse, el stentrode podría utilizarse para proporcionar una interfaz para las personas controlar un ordenador. Esto podría darles preciosos meses o años para seguir comunicándose con sus seres queridos.

Los primeros ensayos en humanos del stentrode están programados se llevaron al cabo en 2017. Se espera que una versión disponible en el mercado de esta tecnología estaría disponible en la primera mitad de los 2020s.

Mientras tanto, un objetivo es añadir más electrodos, permitiendo un control más fino para los pacientes paralizados para que vuelvan a caminar otra vez.

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Fuente: The conversation.com