Los médicos implantaron electrodos en la columna vertebral de tres pacientes paralizados, gracias a los cuales ahora pueden pararse, caminar, nadar, andar en bicicleta o canoa, y más. El desarrollo es un complejo de electrodos flexibles controlados de forma inalámbrica a través de una tableta. El paciente selecciona el tipo de actividad en la tableta, luego de lo cual las señales correspondientes se envían a través de los electrodos a la médula espinal, activando el movimiento de las extremidades.

La tecnología se llama estimulación eléctrica epidural (EES). Los electrodos se colocan en el espacio entre la columna vertebral y la médula espinal, después de lo cual, de acuerdo con el comando dado, las fibras nerviosas se activan selectivamente. Gracias a esto, es posible imitar las señales naturales del sistema nervioso que ingresan a las extremidades desde el cerebro. EES se ha mostrado muy bien en materia de rehabilitación y restauración de funciones motoras en pacientes paralizados. Por ejemplo, en 2017, se publicó un estudio en Scientific Reports que mostraba cómo un paciente podía volver a mover las piernas después de usar EES junto con un programa de entrenamiento especial.

Los investigadores tomaron como base la experiencia ya existente con EES y la modernizaron. Se desarrollaron dos programas: con la ayuda de uno, los científicos revisaron ligeramente la ubicación de los electrodos, con la ayuda del segundo, proporcionaron una configuración rápida de comandos de estimulación para actividades específicas que reproducían la activación natural de las neuronas motoras durante diversas actividades.

La imagen de arriba muestra una base flexible (barra) con 16 electrodos, desarrollada por los autores durante el estudio. A la izquierda está la nueva barra, a la derecha está la versión anterior, que se usó en 2017. Antes de la instalación, los médicos realizan tomografías computarizadas y resonancias magnéticas para personalizar la ubicación de los electrodos. Sobre esta base, se creó un atlas anatómico tridimensional de la sección de la columna, donde se planea instalar los electrodos, una sección de la columna vertebral de T10 a L5.

Posteriormente, los datos obtenidos se corrieron a través de 15 modelos computacionales. Demostraron que se requiere una personalización adicional de la colocación de los electrodos y agregaron más datos a la simulación sobre el movimiento de las piernas y los procesos que ocurren en respuesta a una señal a las piernas desde el sistema nervioso. En total, tres personas participaron en el estudio, y para cada una de ellas se elaboró ​​un atlas personalizado con su propio modelo. Como ha demostrado la práctica, los modelos personalizados mostraron tasas significativamente más altas que los generales. Para permitir el control remoto de las neuronas, los autores complementaron el generador de impulsos implantable Activa RC con módulos de comunicación inalámbrica. Se implantó Activa RC en la cavidad abdominal y se le conectaron electrodos.

Durante los experimentos, los músculos extensores recibieron una corriente pulsada con una frecuencia de 20 Hz, los flexores, 100 Hz. Al principio, el paciente estaba en posición supina para facilitar el ajuste fino. Luego, los investigadores comenzaron a experimentar con combinaciones de activación de neuronas para recrear los patrones de activación natural de las neuronas al caminar. Sorprendentemente, el primer día, los tres participantes pudieron caminar solos en la caminadora. Después de una optimización adicional del modelo, la marcha se volvió más segura ya al tercer día. Todos los pacientes se desplazaron con el apoyo de dispositivos especiales como andadores.

Al final, tres participantes del estudio completaron un programa de neurorrehabilitación de 5 meses durante el cual EES les permitió pararse, caminar y realizar una amplia gama de ejercicios cuatro o cinco veces por semana. Los autores desarrollaron una interfaz de software simplificada para ellos, que hizo posible cambiar entre programas de estimulación dependientes de la actividad y ajustar los parámetros clave de estos programas. Los auxiliares se han equipado con botones de diseño ergonómico que inician los programas EES a voluntad.

Todos los participantes recuperaron gradualmente la capacidad total de carga de peso, lo que resultó en la capacidad de pararse de forma independiente (usando un andador). Un participante incluso recuperó la capacidad de subir escaleras y navegar por terrenos difíciles. Gracias a EES y al ejercicio, los pacientes recuperaron masa muscular en sus extremidades paralizadas, lo que mejoró significativamente los resultados de la terapia.

Los resultados del estudio se pueden leer en .epdf - La neuromodulación de la médula espinal dependiente de la actividad restaura rápidamente las funciones motoras del tronco y las piernas después de una parálisis completa.

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