Crean ‘marcapasos’ contra párkinson y epilepsia

Un nuevo neuroestimulador desarrollado por ingenieros de la Universidad de California en Berkeley, Estados Unidos, puede escuchar y activa la corriente eléctrica en el cerebro al mismo tiempo, lo que ofrece tratamientos precisos a pacientes con enfermedades como epilepsia y párkinson. El dispositivo, llamado WAND, funciona como un marcapasos, que controla la actividad del órgano y que proporciona estimulación si detecta que algo mal.

Estos dispositivos pueden ser extremadamente efectivos para prevenir temblores o convulsiones en pacientes con una variedad de afecciones neurológicas, pero la frecuencia y la fuerza de estimulación eléctrica requerida para prevenirlas son delicadas. Los médicos pueden tardar años en realizar pequeños ajustes antes de que los dispositivos brinden un tratamiento óptimo.

WAND es tanto inalámbrico como autónomo, lo que significa que una vez que aprende a reconocer los signos de temblor o convulsión puede ajustar los parámetros de estimulación por sí solo para evitar movimientos no deseados. Además es de ciclo cerrado, esto quiere decir que puede activar y grabar simultáneamente, y es capaz de ajustar estos parámetros en tiempo real.

“El proceso de encontrar la terapia adecuada para un paciente es extremadamente costoso y puede llevar años”, afirmó el científico Rikky Muller, profesor asistente de Ingeniería Eléctrica y Ciencias de la Computación en Berkeley. “Queremos que WAND descubra cuál es la mejor manera de estimular para que un paciente obtenga mejores resultados. Puede hacerlo al escuchar y registrar las firmas neuronales”.

REGISTRO DE ACTIVIDAD

WAND puede registrar la actividad eléctrica en 128 canales o desde 128 puntos en el cerebro, en comparación con solo ocho que monitorean otros sistemas. Para demostrar la eficacia del dispositivo, el equipo usó WAND para reconocer y retrasar movimientos específicos del brazo en macacos rhesus. El marcapasos se describe en un artículo que se publica el lunes pasado en Nature Biomedical Engineering.

Estimular y registrar la actividad en el cerebro de forma simultánea es parecido a tratar de ver en un estanque pequeñas ondulaciones y al mismo tiempo salpicarse los pies: las señales eléctricas del órgano son superadas por los grandes pulsos que emite.

Los investigadores señalaron que actualmente, los estimuladores cerebrales profundos dejan de grabar mientras administran la estimulación eléctrica o registran la actividad en una parte diferente del cerebro desde donde se aplica la estimulación, que es como si se midieran las ondulaciones en un punto distinto del estanque del donde fue el chapoteo.

“Con el fin de ofrecer terapias basadas en estimulación de ciclo cerrado, que es un gran objetivo para las personas que tratan el mal de párkinson, la epilepsia y una variedad de trastornos neurológicos, es muy importante realizar tanto grabaciones neuronales como estimulación de forma simultánea, que actualmente ningún dispositivo hacía”, señaló la ex investigadora asociada posdoctoral de UC Berkeley, Samantha Santacruz, quien es profesora en la Universidad de Texas en Austin.

Los investigadores de Cortera Neurotechnologies, en EU, liderados por Rikky Muller, diseñaron los circuitos integrados personalizados de WAND los cuales pueden registrar la señal completa tanto de ondas cerebrales sutiles como de fuertes impulsos eléctricos. Este diseño de chip permite al dispositivo minimizar la señal de los pulsos eléctricos en una limpia de las ondas cerebrales.

Los dispositivos existentes están sintonizados para registrar señales solo de las ondas cerebrales pequeñas y se ven abrumados por los grandes pulsos de estimulación, “debido a que en realidad podemos estimular y registrar en la misma región del cerebro, sabremos exactamente qué sucede cuando brindamos terapia”, destacó Muller.

“Esta es —por lo que sabemos— la primera vez que se demuestra un sistema de circuito cerrado basado solo en una grabación neurológica” con tales características como WAND, concluyó el investigador.

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En colaboración con el laboratorio de ingeniería eléctrica y profesor de ciencias informáticas, Jan Rabaey, el equipo construyó una plataforma del dispositivo con capacidades computacionales inalámbricas y de circuito cerrado que se pueden programar para usar en una variedad de aplicaciones clínicas y de investigación.

En los experimentos se detectaron las señales neuronales cuando los sujetos realizaban algún movimiento.