El 'marcapasos inalámbrico cerebral' podría ofrecer una nueva terapia para los trastornos neurológicos

El dispositivo, llamado WAND , funciona como un «marcapasos cerebral», y controla la actividad eléctrica del cerebro además de proporcionar estimulación eléctrica si detecta que algo está mal.

Este tipo de dispositivos pueden ser extremadamente efectivos para prevenir temblores o convulsiones en pacientes con una gran variedad de afecciones neurológicas. Pero las señales eléctricas que preceden a una convulsión o temblor pueden ser extremadamente sutiles, y la frecuencia y la fuerza de la estimulación eléctrica requerida para prevenirlas debe ser igualmente delicadas . Los médicos pueden tardar años en realizar pequeños ajustes antes de que los dispositivos brinden un tratamiento óptimo.

WAND, es un dispositivo inalámbrico y autónomo, lo que significa que una vez que aprende a reconocer los signos de temblor o convulsión puede ajustar los parámetros de estimulación por sí solo para evitar los movimientos no deseados. Y debido a que es de ciclo cerrado, significa que puede estimular y grabar simultáneamente, y es capaz de ajustar estos parámetros en tiempo real.

«El proceso de encontrar la terapia adecuada para cada paciente es extremadamente costoso y puede llevar años. Una reducción significativa tanto en el coste como en la duración puede mejorar los resultados y la accesibilidad», explica Rikky Muller. « Queremos que el dispositivo descubra cuál es la mejor manera de estimular para obtener los mejores resultados en cada pacientes . Y solo se puede hacer escuchando y registrando las firmas neuronales».

WAND puede registrar la actividad eléctrica en 128 canales, o desde 128 puntos en el cerebro, en comparación con ocho canales en otros sistemas de circuito cerrado. Para demostrar el dispositivo, el equipo usó WAND para reconocer y retrasar movimientos específicos del brazo en macacos rhesus. Los resultados se publican en « Nature Biomedical Engineering ».

Los estimuladores cerebrales profundos que se usan en la actualidad dejan de grabar mientras administran la estimulación eléctrica, o registran en una parte diferente del cerebro desde donde se aplica la estimulación, esencialmente midiendo las pequeñas ondulaciones en un punto diferente en el estanque por las salpicaduras.

« Con el fin de ofrecer terapias basadas en la estimulación de ciclo cerrado, que es un gran objetivo para las personas que tratan el párkinson y la epilepsia y una variedad de trastornos neurológicos, es muy importante realizar tanto las grabaciones neuronales como la estimulación de forma simultánea », afirma la investigadora Samantha Santacruz.

«Debido a que podemos estimular y registrar en la misma región del cerebro, sabemos exactamente lo que está sucediendo cuando estamos ofreciendo la terapia», explica Muller.

En colaboración con el laboratorio de ingeniería eléctrica y profesor de ciencias informáticas Jan Rabaey, el equipo construyó una plataforma con capacidades computacionales inalámbricas y de circuito cerrado que se pueden programar para su uso en una variedad de aplicaciones clínicas y de investigación.

En los experimentos dirigidos por Santacruz y por el profesor de ingeniería eléctrica y ciencias de la computación José Carmena, a los sujetos se les enseñó a usar un joystick para mover un cursor a una ubicación específica. Después de un período de entrenamiento, el dispositivo WAND fue capaz de detectar las firmas neuronales que surgieron cuando los sujetos se prepararon para realizar el movimiento y luego entregaron electrificación.