Implante cerebral inalámbrico permite a mujeres ‘encerradas’ comunicarse

SAN DIEGO — Un dispositivo inalámbrico que decodifica las ondas cerebrales ha permitido a una mujer paralizada por el síndrome de enclaustramiento comunicarse desde la comodidad de su hogar, anunciaron investigadores esta semana en la reunión anual de la Society for Neuroscience.

La paciente de 59 años, que pidió no ser identificada y se hace llamar por las iniciales HB, quedó «atrapada» en su cuerpo y, aunque su agudeza mental era alta, quedó completamente paralizada por un brote de 2008 de una enfermedad que La enfermedad atacó sus neuronas. actividad muscular No puede respirar por sí misma, y ​​un tubo en su cuello bombea aire a sus pulmones, lo que requiere asistencia las 24 horas del día por parte de los cuidadores. Sin embargo, gracias a los recientes avances en las interfaces cerebro-computadora, HB ha recuperado al menos cierta capacidad para comunicarse.

El nuevo dispositivo inalámbrico le permite compartir sus pensamientos seleccionando letras en la pantalla de una computadora usando solo sus pensamientos y deletreando palabras a una velocidad de una letra cada 56 segundos. «Este es un gran logro. Otros intentos en este caso avanzado han fracasado», dijo Andrew Schwartz, neurocientífico de la Universidad de Pittsburgh que no participó en el estudio, publicado en el New England Journal of Medicine.

El neurocientífico Erik dice que la mente de HB está intacta y que la parte de su cerebro que controla el movimiento del cuerpo funciona perfectamente, pero las señales de su cerebro ya no llegan a sus músculos porque las neuronas motoras que las transmiten han sido destruidas por la ELA (ELA) corrompida. Aarnoutse diseñó el nuevo equipo y fue responsable de los aspectos técnicos de la investigación. Formó parte de un equipo de médicos y científicos dirigido por el neurocientífico Nick Ramsey de la Universidad de Utrecht en los Países Bajos. Anteriormente, la única forma en que HB se comunicaba era a través de un sistema que usaba cámaras infrarrojas para rastrear los movimientos de sus ojos. Pero para las personas inmóviles, el dispositivo es difícil de configurar y usar, y no funciona en muchas situaciones, como bajo la luz del sol.

Una nueva interfaz cerebro-computadora (A, C) conectada a un paquete electrónico en el cofre (B) le permite a HB seleccionar letras en la pantalla de una computadora usando solo sus pensamientos, deletrear palabras a una velocidad de una letra cada 56 segundos, compartir Su reflexiones sobre la impresión del artista (D).Crédito de la imagen: New England Journal of Medicine 2022

Los dispositivos que acoplan la actividad neuronal a las computadoras se han utilizado previamente de forma experimental para ayudar a los pacientes con una variedad de trastornos neurológicos, incluido el síndrome de enclaustramiento. En 1998, el neurocientífico Phillip Kennedy de Neural Signals, Inc. hizo un trabajo pionero al implantar una serie de electrodos en los cerebros de pacientes con accidente cerebrovascular paralizados para encender y apagar las señales, y en 2022 el neurocientífico Leigh Hochberg de la Universidad de Brown implantó 96 canales Se implantó una matriz de electrodos en la corteza cerebral de una mujer de 58 años con síndrome de enclaustramiento. Estos implantes cerebrales ayudan a los pacientes a comunicarse al permitirles elegir las palabras que se muestran en la pantalla de una computadora, y una tecnología similar también puede ayudar a los pacientes con otras tareas.

El equipo de Schwartz en Pitt demostró recientemente que un hombre paralítico podía estrechar la mano del presidente usando un brazo robótico controlado por electrodos implantados en la corteza cerebral del hombre. barack obama Pero implantar quirúrgicamente electrodos en el cerebro tiene riesgos inherentes. «Cada vez que un cable se clava en la piel, existe el riesgo de infección”, dijo Schwartz. Los intentos anteriores de interfaces cerebro-computadora se han limitado a los laboratorios debido al equipo voluminoso requerido. «Esta nueva investigación es un avance porque el implante usa comunicación inalámbrica con una computadora. Es importante traer esta capacidad a casa, y lo han hecho».

Aarnoutse y sus colaboradores crearon un implante simple y mínimamente invasivo para HB que puede usar para comunicarse en casa o lejos de su computadora portátil familiar. Para lograr esto, los médicos levantaron una pequeña parte de su cuero cabelludo durante el procedimiento y perforaron dos agujeros del tamaño de un dedo en su cráneo. Luego pasaron una tira delgada de plástico (que parece cinta de celofán con cuatro puntos pequeños) a través de los agujeros y sobre la superficie del cerebro. Los cuatro puntos son pequeños electrodos que no penetran el tejido cerebral, pero debido a que están ubicados justo debajo del cráneo, hacen un buen contacto eléctrico con el cerebro y registran las ondas cerebrales con alta fidelidad.

Luego, el cirujano conecta pequeños cables de electrodos debajo de la piel a una pequeña unidad de control electrónico implantada en el pecho de HB. El dispositivo, fabricado por la empresa de biotecnología Medtronic, se comunica de forma inalámbrica con una tableta normal a través de un transmisor de radio. (Medtronic brindó apoyo parcial para el estudio, y uno de los autores del estudio es empleado de la empresa, aunque el estudio dice que no participó en la interpretación de los resultados).

Los cirujanos colocaron electrodos en la parte de la corteza motora del cerebro que se activaba cuando HB imaginaba que cerraba los dedos. Al analizar los patrones de ondas cerebrales, los investigadores observaron un patrón simple pero confiable. Cada vez que imaginaba pellizcarse los dedos, la intensidad de ciertas frecuencias de las ondas cerebrales cambiaba repentinamente, las ondas cerebrales «beta» de baja frecuencia se detenían repentinamente y las ondas cerebrales «gamma» de alta frecuencia aumentaban repentinamente.

Al medir la proporción de energía gamma a beta en las ondas cerebrales sostenidas que recorren la corteza motora de HB, la computadora pudo detectar cuándo se imaginó cerrando los dedos. De esta forma, HB aprendió rápidamente a manipular el cursor en el videojuego y dominó la tarea dos días después de la cirugía. Luego, los científicos le mostraron el alfabeto ordenado en filas y columnas en la tableta. A medida que la pantalla escanea las letras en secuencia, la mujer imagina seleccionar la letra adecuada, como si hiciera clic con el mouse.

Sin embargo, la tecnología no está exenta de controversia. Algunos expertos creen que solo se pueden usar métodos no invasivos para ayudar a las personas con síndrome de enclaustramiento a comunicarse, como registrar ondas cerebrales a través de electrodos en el cuero cabelludo. «Los implantes como el que se informa en este artículo pueden presentar riesgos desconocidos para los pacientes con ELA avanzada», dice Niels Birbaumer, experto en interfaz cerebro-computadora de la Universidad de Tübingen en Alemania, que no participó en el estudio.

Sin embargo, las grabaciones actuales de ondas cerebrales a través del cráneo carecen de la sensibilidad necesaria para acceder a los circuitos neuronales que controlan el movimiento voluntario fino. Además, dijo Arnus, este enfoque no es una solución práctica porque requeriría un equipo de técnicos altamente especializados para conectar los electrodos a la tapa del electroencefalograma (EEG) y operar la estación de registro de EEG. Esto está más allá de la capacidad de la mayoría de los cuidadores para ayudar a alguien con síndrome de enclaustramiento. Además, el gorro de EEG parece un gorro de natación del que sobresalen docenas de cables, algo que los pacientes tal vez nunca usen en su vida diaria. «Inhibe su interacción con otras personas y nunca lo usan fuera del hogar», dijo Arnus.

Aún así, algunos expertos dicen que los nuevos dispositivos inalámbricos pueden no justificar los riesgos. «Una o dos letras por minuto no es razonable [for doing a craniotomy] A menos que puedan mejorarlo», dijo Kennedy.

De hecho, cuando HB aprendió a usar el dispositivo por primera vez, le dijo a Aarnoutse: «Tratar de comunicarse de esta manera es como cambiar de dirección en un velero». Elija no respirar con un ventilador en las etapas terminales porque no pueden comunicarse y tienen ganas de una carga para sus seres queridos. Las investigaciones muestran que las personas cerradas pueden llevar vidas significativas y productivas si pueden comunicarse de alguna manera. «Tenemos que hacer todo lo posible para ayudar a estas personas», dijo. «Estamos hablando de la vida y la muerte».

Ahora, más de un año después de que se implantara el dispositivo, HB vive en casa con su esposo y un hijo, y puede escribir aún más rápido. Además, el dispositivo funcionaba al aire libre a la luz del sol, mientras que su rastreador ocular no funcionaba. «Ella es feliz», dijo Arnus. «La capacidad de comunicarse le ha dado más libertad y la ha hecho más independiente».

La editora de Noticias-Hoy, Tania Lewis, también contribuyó con este reportaje.