Un marcapasos inteligente controla los síntomas del párkinson de día y de noche

La nueva línea de tratamiento, llamada estimulación cerebral profunda adaptativa o aDBS, utiliza métodos derivados de la IA para monitorizar la actividad cerebral de un paciente en busca de cambios en los síntomas.

Cuando los detecta, interviene con estímulos de electricidad calibrados con precisión. La terapia complementa los medicamentos que toman los pacientes de párkinson para controlar sus síntomas, administrando menos estimulación cuando el fármaco está activo, para evitar el exceso de movimientos, y más estimulación cuando el fármaco deja de hacer efecto, para prevenir la rigidez.

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R. Ibarra

La estimulación eléctrica por interferencia temporal transcraneal se dirige específicamente a regiones profundas del cerebro que son los centros de control de varias funciones cognitivas importantes y están involucradas en diferentes patologías neurológicas y psiquiátricas

Es la primera vez que se ha demostrado que una tecnología de implante cerebral de circuito cerrado funciona en pacientes con párkinson mientras realizan sus actividades cotidianas.

« Este estudio marca un gran paso adelante hacia el desarrollo de un sistema de estimulación cerebral profunda que se adapte a las necesidades de cada paciente en un momento determinado. Al ayudar a controlar los síntomas residuales sin exacerbar otros, la estimulación cerebral profunda adaptativa tiene el potencial de mejorar la calidad de vida de algunas personas que viven con la enfermedad de Parkinson », afirma Megan Frankowski, de The BRAIN Initiative.

En el primer estudio, los investigadores llevaron a cabo un ensayo clínico con cuatro personas para probar si su enfoque funcionaba durante el día, comparándolo con una tecnología anterior de estimulación cerebral profunda (DBS) con implantes cerebrales.

Para garantizar que el tratamiento proporcionara el máximo alivio a cada participante, los investigadores les pidieron que identificaran su síntoma más molesto. La nueva tecnología redujo esos síntomas en un 50%. Los resultados se publican en 'Nature Medicine'.

«Este es el futuro de la estimulación cerebral profunda para la enfermedad de Parkinson», asegura Philip Starr , uno de los autores principales del estudio.

Starr lleva más de una década sentando las bases de esta tecnología. En 2013, desarrolló una forma de detectar y registrar los ritmos cerebrales anormales asociados al párkinson. En 2021, su equipo identificó patrones específicos en esos ritmos cerebrales que corresponden a síntomas motores.

A principios de este año, investigadores de la UCSF dirigidos por Simon Little, demostraron en 'Nature Communications' que la estimulación cerebral profunda adaptativa tiene el potencial de aliviar el insomnio que afecta a muchos pacientes con párkinson.

«El gran cambio que hemos logrado con la estimulación cerebral profunda adaptativa es que podemos detectar, en tiempo real, en qué punto del espectro de síntomas se encuentra un paciente y hacer coincidir esa zona con la cantidad exacta de estimulación que necesita», afirma Little, autor principal de ambos estudios.

La enfermedad de Parkinson afecta a unos 10 millones de personas en todo el mundo. Se origina por la pérdida de neuronas productoras de dopamina en regiones profundas del cerebro que son responsables de controlar el movimiento. La falta de esas células también puede causar síntomas no motores, que afectan el estado de ánimo, la motivación y el sueño.

El tratamiento suele comenzar con levodopa, un fármaco que reemplaza la dopamina que estas células ya no pueden producir. Sin embargo, el exceso de dopamina en el cerebro cuando el fármaco hace efecto puede provocar movimientos incontrolados, llamados discinesia. A medida que el medicamento deja de hacer efecto, vuelven a aparecer temblores y rigidez.

Algunos pacientes optan por implantarse un dispositivo de estimulación eléctrica continua (DBS) convencional, que proporciona un nivel constante de estimulación eléctrica. La estimulación eléctrica continua puede reducir la cantidad de medicación necesaria y reducir parcialmente las oscilaciones de los síntomas, pero el dispositivo también puede compensar en exceso o en defecto, lo que hace que los síntomas pasen de un extremo al otro durante el día.

Para desarrollar un sistema DBS que pudiera adaptarse a los niveles cambiantes de dopamina de una persona, Starr y Little necesitaban hacer que el DBS fuera capaz de reconocer las señales cerebrales que acompañan a los diferentes síntomas.

Investigaciones anteriores habían identificado patrones de actividad cerebral relacionados con esos síntomas en el núcleo subtalámico, o STN, la región cerebral profunda que coordina el movimiento. Esta es la misma área que estimula la estimulación cerebral profunda continua, y Starr sospechó que la estimulación silenciaría las señales que necesitaban captar.

Entonces, encontró señales alternativas en una región diferente del cerebro, llamada corteza motora, que no se debilitaría con la estimulación DBS.

El siguiente desafío fue descubrir cómo desarrollar un sistema que pudiera utilizar estas señales dinámicas para controlar DBS en un entorno fuera del laboratorio.

Little trabajó con Starr y el equipo para desarrollar un enfoque para detectar estas señales altamente variables en diferentes niveles de medicación y estimulación.

A lo largo de muchos meses, crearon un proceso de análisis de datos que podría convertir todo esto en algoritmos personalizados para registrar, analizar y responder a la actividad cerebral única asociada con el estado de los síntomas de cada paciente.

Sin embargo, la estimulación cerebral profunda continua tiene como objetivo mitigar los síntomas de movimiento diurno y generalmente no alivia el insomnio.

Pero en la última década, ha habido un creciente reconocimiento del impacto que el insomnio, los trastornos del estado de ánimo y los problemas de memoria tienen en los pacientes de Parkinson.

Para ayudar a llenar ese vacío, Little llevó a cabo un ensayo independiente que incluyó a cuatro pacientes con párkinson y un paciente con distonía, un trastorno del movimiento relacionado.

En este artículo publicado en 'Nature Communications', se demostró que el dispositivo podía reconocer la actividad cerebral asociada con varios estados de sueño que, además, podía reconocer otros patrones que indican que es probable que una persona se despierte en mitad de la noche.

Los científicos están desarrollando actualmente tratamientos de estimulación cerebral profunda de circuito cerrado similares para una variedad de trastornos neurológicos.

«Vemos que tiene un profundo impacto en los pacientes, con potencial no solo para tratar el párkinson, sino también, probablemente, trastornos psiquiátricos como la depresión y el trastorno obsesivo-compulsivo -afirma Starr-. Estamos al comienzo de una nueva era de terapias de neuroestimulación».