Logran con IA restaurar sensación y el movimiento del brazo y la mano de un hombre con tetraplejia

En un ensayo clínico único en su tipo, investigadores, ingenieros y cirujanos de medicina bioelectrónica de los Institutos Feinstein para la Investigación Médica de Northwell Health, en EEUU, implantaron con éxito microchips en el cerebro de un hombre que vive con parálisis y desarrollaron algoritmos de inteligencia artificial (IA) para volver a vincular su cerebro con su cuerpo y su médula espinal.

Este bypass neural doble forma un puente electrónico que ha permitido que la información fluya una vez más entre el cuerpo y el cerebro paralizados del hombre para restaurar el movimiento y las sensaciones en su mano con ganancias duraderas en su brazo y muñeca fuera del laboratorio.

"Esta es la primera vez que el cerebro, el cuerpo y la médula espinal se vinculan electrónicamente en un humano paralizado para restaurar el movimiento y la sensación duraderos", ha señalado Chad Bouton, profesor del Instituto de Medicina Bioelectrónica en los Institutos Feinstein, vicepresidente de ingeniería avanzada en Northwell Health, desarrollador de la tecnología e investigador principal del ensayo clínico.

"Cuando el participante del estudio piensa en mover el brazo o la mano, 'sobrecargamos' su médula espinal y estimulamos su cerebro y sus músculos para ayudar a reconstruir las conexiones, brindar retroalimentación sensorial y promover la recuperación. Este tipo de terapia impulsada por el pensamiento cambia las reglas del juego. Nuestro objetivo es usar esta tecnología algún día para brindarles a las personas que viven con parálisis la capacidad de vivir una vida más plena e independiente", ha explicado.

Paralizado del pecho para abajo, Keith Thomas, de 45 años, de Massapequa, Nueva York, es el primero en utilizar esta tecnología. Durante el apogeo de la pandemia, el 18 de julio de 2020, un accidente de buceo le provocó una lesión en el nivel C4 y C5 de las vértebras de la columna, lo que lo dejó incapaz de moverse y sentir del pecho hacia abajo. Solo y aislado en el hospital durante más de seis meses, Thomas encontró una nueva esperanza al participar en el ensayo clínico del doctor Bouton.

"Hubo un tiempo en el que no sabía si iba a vivir, o si quería, francamente. Y ahora, puedo sentir el toque de alguien sosteniendo mi mano. Es abrumador. Lo único que quiero hacer es ayudar a los demás. Siempre ha sido en lo que soy mejor. Si esto puede ayudar a alguien incluso más de lo que me ha ayudado a mí en algún momento, vale la pena", ha afirmado el paciente.

Este avance se ha dado a conocer cuatro meses después de que se le realiza una compleja cirugía de cerebro de 15 horas, que se llevó a cabo el 9 de marzo en Hospital Universitario de North Shore (NSUH). Los investigadores y médicos pasaron meses mapeando el cerebro de Thomas usando resonancias magnéticas funcionales para ayudar a identificar las áreas responsables del movimiento del brazo y por la sensación del tacto en su mano.

Armados con esa información, los cirujanos realizaron la operación, durante la cual el participante del estudio estaba despierto y les brindaba retroalimentación en tiempo real a los cirujanos. Mientras exploraban partes de la superficie de su cerebro, Thomas les decía qué sensaciones sentía en sus manos.

"Debido a que teníamos las imágenes de Keith y nos hablaba durante partes de su cirugía, sabíamos exactamente dónde colocar los implantes cerebrales. Insertamos dos chips en el área responsable del movimiento y tres más en la parte del cerebro responsable del tacto y la sensación en los dedos", ha señalado Ashesh Mehta, profesor del Instituto de Medicina Bioelectrónica de los Institutos Feinstein, director Northwell's Laboratory for Human Brain Mapping y el cirujano que realizó el implante cerebral.

De vuelta en el laboratorio, a través de dos puertos que sobresalen de la cabeza del paciente, se conecta a una computadora que usa IA para leer, interpretar y traducir sus pensamientos en acción, lo que se conoce como terapia impulsada por el pensamiento y la base del enfoque de derivación neuronal doble.

Cuando Thomas piensa en apretar su mano, envía señales eléctricas desde su implante cerebral a un ordenador, que envía señales a los parches de electrodos altamente flexibles y no invasivos que se colocan sobre la columna vertebral y los músculos de la mano ubicados en el antebrazo para estimular y promover la función y la recuperación. Pequeños sensores en la punta de los dedos y la palma de la mano envían información táctil y de presión de vuelta al área sensorial de su cerebro para restaurar la sensación.

Este puente electrónico de dos brazos forma el novedoso bypass neural doble destinado a restaurar tanto el movimiento como el sentido del tacto. En el laboratorio, Thomas ha podido mover los brazos a voluntad y sentir el tacto de su hermana mientras sostiene su mano para apoyarlo. Esta es la primera vez que siente algo en estos tres años transcurridos desde su accidente.

Sorprendentemente, los investigadores señalan que Thomas ya está comenzando a ver una recuperación natural de sus lesiones gracias a este nuevo enfoque, que podría revertir parte del daño para siempre. La fuerza de su brazo se ha más que duplicado desde que se inscribió en el estudio y está comenzando a experimentar nuevas sensaciones en el antebrazo y la muñeca, incluso cuando el sistema está apagado.

Hasta ahora investigaciones anteriores del profesor Bouton, y de otros grupos, habían utilizado un solo bypass neural para ayudar a las personas a mover las extremidades paralizadas con sus pensamientos. En esos casos, los médicos implantaron uno o más microchips en el cerebro que evitaron por completo la lesión de la médula espinal y usaron estimuladores para activar los músculos objetivo.

Sin embargo, ese enfoque solo funcionó mientras los participantes estaban conectados a los ordenadores, a menudo solo disponibles en laboratorios, y no restauró el movimiento y la sensación en la extremidad real mientras promovía la plasticidad para una recuperación natural duradera.

La esperanza es que el cerebro, el cuerpo y la médula espinal vuelvan a aprender a comunicarse, y se forjen nuevas vías en el lugar de la lesión gracias al doble bypass neural, similar a cómo un riñón puede regenerarse para superar un trauma o una enfermedad.