La estimulación cerebral profunda (DBS) podría proporcionar mejoras inmediatas en la fuerza y función del brazo y la mano en personas con lesiones cerebrales traumáticas o accidentes cerebrovasculares, según investigadores de la Facultad de Medicina de la Universidad de Pittsburgh, como se informa en Nature Communications.
Los resultados alentadores de pruebas exhaustivas en monos y humanos abren el camino para una nueva aplicación clínica de esta tecnología de estimulación cerebral ampliamente utilizada y ofrecen información sobre los mecanismos neuronales que subyacen a los déficits de movimiento causados por lesiones cerebrales.
La parálisis de brazos y manos afecta significativamente la calidad de vida de millones de personas en todo el mundo. Actualmente, no hay soluciones efectivas para los pacientes que han sufrido un accidente cerebrovascular o una lesión cerebral traumática, pero hay un creciente interés en el uso de neurotecnologías que estimulan el cerebro para mejorar las funciones motoras de las extremidades superiores.
La Dra. Elvira Pirondini, autora principal y correspondiente, profesora asistente de medicina física y rehabilitación en Pitt, declaró: "La estimulación cerebral profunda ha cambiado la vida de muchos pacientes. Ahora, gracias a los avances continuos en la seguridad y precisión de estos dispositivos, la estimulación cerebral profunda se está explorando como una opción prometedora para ayudar a los sobrevivientes de un accidente cerebrovascular a recuperar sus funciones motoras."
Las lesiones cerebrales causadas por un traumatismo cerebral severo o un accidente cerebrovascular pueden alterar las conexiones neuronales entre la corteza motora, una región clave del cerebro esencial para controlar el movimiento voluntario, y los músculos, lo que produce déficits de movimiento, incluida la parálisis parcial o completa de brazos y manos.
Para impulsar la activación de conexiones existentes, pero debilitadas, los investigadores propusieron utilizar estimulación cerebral profunda (DBS), un procedimiento quirúrgico que implica colocar pequeños electrodos en áreas específicas del cerebro para administrar impulsos eléctricos que regulan la actividad cerebral anormal. En las últimas décadas, la estimulación cerebral profunda ha revolucionado el tratamiento de afecciones neurológicas como la enfermedad de Parkinson al proporcionar una forma de controlar síntomas que alguna vez fueron difíciles de controlar solo con medicamentos.
Siguiendo el ejemplo de otro proyecto exitoso de Pitt que utilizó estimulación eléctrica de la médula espinal para restaurar la función del brazo en personas afectadas por un accidente cerebrovascular, los científicos plantearon la hipótesis de que estimular el tálamo motor, una estructura anidada en lo profundo del cerebro que actúa como un centro de relevo clave para el control del movimiento, usando DBS podría ayudar a restaurar los movimientos que son esenciales para las tareas de la vida diaria, como agarrar objetos. Sin embargo, como la teoría no se había probado antes, primero tuvieron que probarla en monos, que son los únicos animales que tienen la misma organización de conexiones entre la corteza motora y los músculos que los humanos.
Para comprender el mecanismo por el cual la estimulación cerebral profunda del tálamo motor ayuda a mejorar el movimiento voluntario del brazo y afinar la ubicación específica del implante y la frecuencia de estimulación óptima, los investigadores implantaron el dispositivo de estimulación aprobado por la FDA en monos que tenían lesiones cerebrales que afectaban la eficacia con la que podían usar sus manos.
Tan pronto como se activó la estimulación, mejoró significativamente la activación de los músculos y la fuerza de agarre. Es importante destacar que no se observó ningún movimiento involuntario.
Para verificar que el procedimiento podría beneficiar a los humanos, se utilizaron los mismos parámetros de estimulación en un paciente al que se le iba a implantar DBS en el tálamo motor para ayudar con los temblores del brazo causados por una lesión cerebral provocada por un accidente automovilístico grave que provocó una parálisis severa en ambos brazos.
Tan pronto como se volvió a activar la estimulación, la amplitud y la fuerza del movimiento del brazo mejoraron inmediatamente: el participante pudo levantar un peso moderadamente pesado y alcanzar, agarrar y levantar un vaso de manera más eficiente y suave que sin la estimulación.
Para ayudar a llevar esta tecnología a más pacientes en la clínica, los investigadores ahora están trabajando para probar los efectos a largo plazo de la estimulación cerebral profunda y determinar si la estimulación crónica podría mejorar aún más la función del brazo y la mano en personas afectadas por una lesión cerebral traumática o un accidente cerebrovascular.
Otros autores de esta investigación son Jonathan Ho, BS, Erinn Grigsby, Ph.D., Arianna Damiani, MS, Lucy Liang, MS, Josep-Maria Balaguer, MS, Sridula Kallakuri, Lilly Tang, BS, Jessica Barrios-Martinez, MD, Vahagn Karapetyan, MD, Ph.D., Daryl Fields, MD, Ph.D., Peter Gerszten, MD, T. Kevin Hitchens, Ph.D., MBA, Theodora Constantine, PA-C., Gregory Adams, BS, Donald Crammond, Ph.D. y Marco Capogrosso, Ph.D., todos de Pitt.
Esta investigación cuenta con el apoyo de financiación interna de los departamentos de Medicina Física y Rehabilitación y de Cirugía Neurológica de Pitt. La Fundación Walter L. Copeland, la Fundación Hamot Health y los Institutos Nacionales de Salud proporcionaron financiación adicional (R01NS122927-01A1).