Un ¡®puente¡¯ entre el cerebro y las piernas permite andar a un parapl¨¦jico

Recorri¨® apenas 3,60 metros, tardando cuatro segundos en cada paso y medio suspendido en el aire con un arn¨¦s, pero fueron los primeros pasos que John Smith (nombre ficticio) ha dado tras varios a?os en una silla de ruedas. Son los prometedores resultados de una investigaci¨®n que aprovecha el deseo de caminar escondido en las ondas cerebrales y, puenteando una m¨¦dula espinal destrozada, convertirlo en se?ales el¨¦ctricas que activan los m¨²sculos de las piernas.

Smith, estadounidense de 26 a?os y cuyo nombre no se ha revelado por respeto a su intimidad, sufri¨® una lesi¨®n medular hace cinco a?os. Incapaz de mover las piernas, perdi¨® toda sensibilidad por debajo de la lesi¨®n salvo ligeras sensaciones en la vejiga. Fue seleccionado entre varios candidatos por investigadores de la Universidad de California, Irvine, para un estudio que buscaba convertir las ondas emitidas por el cerebro cuando se camina en ¨®rdenes para sus extremidades inferiores. La investigaci¨®n ha durado 256 d¨ªas y su resultado lo muestra muy bien el v¨ªdeo que acompa?a a esta noticia.

El sistema que ha permitido a Smith darse este breve pero esperanzador paseo est¨¢ formado por tres elementos. Por un lado, los cient¨ªficos recurrieron a la t¨¦cnica de la encefalograf¨ªa (EEG) para registrar la actividad bioel¨¦ctrica cerebral con unos electrodos colocados en la cabeza. Por otro, una especie de andador autom¨¢tico llamado Parastep que aplica descargas en los m¨²sculos de las piernas, en especial el cu¨¢driceps y el tibial anterior. Comercializado desde hace una d¨¦cada en EE UU, los investigadores lo modificaron para pasarlo a modo manual, o mejor dicho, cerebral. Por ¨²ltimo, su aportaci¨®n fue una interfaz cerebro m¨¢quina (BCI) creada por ellos capaz de interpretar y diferenciar las ondas cerebrales relacionadas con el movimiento del resto de ondas emitidas por el cerebro.

El voluntario hab¨ªa perdido la movilidad de sus piernas y llevaba cinco a?os?en silla de ruedas

Aunque muchos equipos de neurobi¨®logos, ingenieros y expertos en rob¨®tica investigan buscando dar una esperanza a los parapl¨¦jicos, la mayor¨ªa se apoyan en el dise?o de exoesqueletos que hagan el trabajo que los m¨²sculos atrofiados ya no pueden hacer. Algunos, incluso, han conseguido recientemente despertar parcialmente las neuronas de la m¨¦dula espinal.

"Nuestro enfoque intenta reconectar el cerebro y los m¨²sculos usando un sistema BCI puenteando la lesi¨®n medular", dice el profesor de la escuela de ingenier¨ªa de la universidad californiana y autor s¨¦nior de la investigaci¨®n Zoran Nenadic. Para conseguirlo, lo primero que tuvieron que hacer fue entrenar a Smith.

Mientras realizaba ejercicios para recuperar el tono muscular necesario para que sus piernas pudieran sostenerlo, en una primera fase, Smith tuvo que desescombrar las neuronas de los c¨®rtex motor y somatosensorial de su cerebro en un entorno virtual. Ante el ordenador, ten¨ªa que conseguir que un avatar caminara unos metros, par¨¢ndose en varios conos que hab¨ªa en el recorrido. Con esto, los investigadores quer¨ªan afinar la capacidad del BCI para interpretar cuando estaba caminado y cuando se deten¨ªa. Tras unas pocas sesiones, Smith se hab¨ªa adue?ado de su avatar.

Lleg¨® entonces la hora de la verdad. Tras unos entrenamientos con el Parastep para que hombre y andador se entendieran, pasaron el artilugio a modo cerebral. Las descarga el¨¦ctricas sobre los m¨²sculos ya no ser¨ªan las programadas en el Parastep sino las ordenadas directamente por el cerebro de Smith. Primero ensayaron sus andares con un arn¨¦s que lo mantuvo suspendido en el aire, a cinco cent¨ªmetros del piso, mientras daba cada paso. Pero al final lo bajaron al suelo y, ¨¦l, con solo desear caminar, dio sus primeros pasos.

Intentamos reconectar el cerebro y los m¨²sculos usando una interfaz cerebro m¨¢quina" Zoran Nenadic, bioingeniero de la Universidad de California Irvine

"El paseo no es r¨¢pido. Necesita unos cuatro segundos para dar un solo paso. Otras acciones como levantar el peso o el avance del andador tambi¨¦n cuentan, con lo que a?aden m¨¢s tiempo al andar", comenta Nenadic. Pero Smith lo logr¨® tras unas pocas sesiones y sin apenas falsas alarmas (dar un paso cuando no se le ped¨ªa) u omisiones (no detenerse en los conos). Adem¨¢s, lo tuvo que hacer mientras conversaba con los investigadores, lo que podr¨ªa haber a?adido ruido a sus ondas cerebrales.

Para An Do, principal autora de la investigaci¨®n publicada en Journal of NeuroEngineering and Rehabilitation, "incluso despu¨¦s de a?os de par¨¢lisis, el cerebro a¨²n puede generar ondas cerebrales lo suficientemente robustas para que sean aprovechadas para permitir un caminar b¨¢sico".

Demostrada la viabilidad de su sistema, los investigadores creen que ahora habr¨ªa que probarlo con m¨¢s gente antes de dar el gran paso: pasar de un gorro de electrodos en la cabeza a uno que los implante directamente en el cerebro. "Una vez que hemos confirmado la viabilidad de este sistema, podemos pensar en m¨¦todos invasivos, como implantes cerebrales. Creemos que un implante como este puede conseguir un mayor nivel de control de la pr¨®tesis porque registra las ondas cerebrales con mayor fidelidad", asegura Nenadic. Adem¨¢s, a?ade, "estos implantes podr¨ªan llevar de vuelta las sensaciones al cerebro, permitiendo que el usuario sienta sus piernas".