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Un implante cerebral permite que paciente totalmente paralizado se comunique

Letra tras letra, un hombre en un estado completamente encerrado fue capaz de formular palabras y oraciones usando solo sus pensamientos.

En 2020, Ujwal Chaudhary, un ingeniero biomédico de la Universidad de Tübingen y del Centro Wyss de Bioingeniería y Neuroingeniería en Ginebra, observó su computadora con asombro cuando se reveló un experimento en el que había pasado años.

Un paralítico de 34 años yacía boca arriba en el laboratorio, con la cabeza conectada por un cable a una computadora.

Una voz sintética pronunció letras en alemán: “E, A, D…”

Se insertaron dos conjuntos de microelectrodos, cada uno de ellos de 3,2 mm cuadrados, en la superficie de la corteza motora del paciente, la parte del cerebro responsable del movimiento. Foto Centro WyssSe insertaron dos conjuntos de microelectrodos, cada uno de ellos de 3,2 mm cuadrados, en la superficie de la corteza motora del paciente, la parte del cerebro responsable del movimiento. Foto Centro Wyss

El paciente había sido diagnosticado unos años antes con esclerosis lateral amiotrófica, que conduce a la degeneración progresiva de las células cerebrales involucradas en el movimiento.

El hombre había perdido la capacidad de mover incluso sus globos oculares y era completamente incapaz de comunicarse; en términos médicos, estaba completamente encerrado.

O eso parecía.

A través del experimento del Dr. Chaudhary, el hombre había aprendido a seleccionar, no directamente con los ojos sino imaginando que sus ojos se movían, letras individuales del flujo constante que la computadora decía en voz alta.

Letra tras letra minuciosamente, una cada minuto más o menos, formuló palabras y oraciones.

“Wegen essen da wird ich erst mal des curry mit kartoffeln haben und dann bologna und dann gefuellte und dann kartoffeln suppe”, escribió en un momento:

“Para comer quiero curry con papas, luego boloñesa y sopa de papa”.

El Dr. Chaudhary y sus colegas estaban estupefactos.

“Yo mismo no podía creer que esto fuera posible”, recordó el Dr. Chaudhary, quien ahora es director general de ALS Voice gGmbH, una empresa de neurobiotecnología con sede en Alemania, y que ya no trabaja con el paciente.

El estudio, publicado el martes en Nature Communications, proporciona el primer ejemplo de un paciente en un estado totalmente bloqueado que se comunica extensamente con el mundo exterior, dijo Niels Birbaumer, líder del estudio y ex neurocientífico de la Universidad de Tübingen. que ahora está jubilado.

El Dr. Chaudhary y el Dr. Birbaumer realizaron dos experimentos similares en 2017 y 2019 en pacientes que estaban completamente encerrados e informaron que podían comunicarse.

Ambos estudios se retractaron después de que una investigación realizada por la Fundación Alemana de Investigación concluyera que los investigadores solo habían grabado parcialmente los exámenes de sus pacientes en video, no habían mostrado adecuadamente los detalles de sus análisis y habían hecho declaraciones falsas.

La Fundación de Investigación Alemana, al descubrir que el Dr. Birbaumer cometió una mala conducta científica, impuso algunas de sus sanciones más severas, incluida una prohibición de cinco años de presentar propuestas y actuar como revisor de la fundación.

La agencia descubrió que el Dr. Chaudhary también había cometido una mala conducta científica e impuso las mismas sanciones por un período de tres años.

Se les pidió tanto a él como al Dr. Birbaumer que se retractaran de sus dos artículos, y se negaron.

La investigación se produjo después de que un denunciante, el investigador Martin Spüler, expresara su preocupación por los dos científicos en 2018.

El Dr. Birbaumer se mantuvo firme en las conclusiones y ha emprendido acciones legales contra la Fundación Alemana de Investigación.

Se espera que los resultados de la demanda se publiquen en las próximas dos semanas, dijo Marco Finetti, vocero de la Fundación Alemana de Investigación.

El Dr. Chaudhary dice que sus abogados esperan ganar el caso.

La Fundación Alemana de Investigación no tiene conocimiento de la publicación del estudio actual y lo investigará en los próximos meses, dijo Finetti.

En un correo electrónico, un representante de Nature Communications que pidió no ser identificado se negó a comentar los detalles de cómo se examinó el estudio, pero expresó su confianza en el proceso.

“Tenemos políticas rigurosas para salvaguardar la integridad de la investigación que publicamos, incluso para garantizar que la investigación se haya realizado con un alto estándar ético y se informe de manera transparente”, dijo el representante.

“Diría que es un estudio sólido”, dijo Natalie Mrachacz-Kersting, investigadora de la interfaz cerebro-computadora de la Universidad de Freiburg en Alemania.

Ella no participó en el estudio y estaba al tanto de los documentos previamente retractados.

Pero Brendan Allison, investigador de la Universidad de California en San Diego, expresó reservas.

“Este trabajo, al igual que otros trabajos de Birbaumer, debe tomarse con una enorme montaña de sal dada su historia”, dijo el Dr. Allison.

Señaló que en un artículo publicado en 2017, su propio equipo había descrito que podía comunicarse con pacientes completamente encerrados con respuestas básicas de “sí” o “no”.

Los resultados son potencialmente prometedores para los pacientes en situaciones similares que no responden, incluidos estados comatosos y de conciencia mínima, así como para el número creciente de personas diagnosticadas con ELA en todo el mundo cada año.

Se proyecta que ese número llegue a 300,000 para 2040.

“Es un cambio de juego”, dijo Steven Laureys, neurólogo e investigador que dirige el Coma Science Group en la Universidad de Lieja en Bélgica y no participó en el estudio.

La tecnología podría tener ramificaciones éticas en las discusiones sobre la eutanasia para pacientes en estado vegetativo o encerrado, agregó:

“Es realmente genial ver que esto avanza, dando a los pacientes una voz” en sus propias decisiones.

Se han utilizado innumerables métodos para comunicarse con pacientes que no responden.

Algunos implican métodos básicos de lápiz y papel ideados por parientes de la familia.

En otros, un cuidador señala o dice los nombres de los elementos y busca microrespuestas: parpadeos, movimientos de dedos del paciente.

En los últimos años, un nuevo método ha cobrado protagonismo:

las tecnologías de interfaz cerebro-computadora, cuyo objetivo es traducir las señales cerebrales de una persona en comandos.

Los institutos de investigación, las empresas privadas y los multimillonarios emprendedores como Elon Musk han invertido mucho en la tecnología.

Los resultados han sido mixtos pero convincentes:

pacientes que mueven prótesis utilizando solo sus pensamientos, y aquellos con accidentes cerebrovasculares, esclerosis múltiple y otras afecciones se comunican una vez más con sus seres queridos.

Sin embargo, lo que los científicos no han podido hacer hasta ahora es comunicarse extensamente con personas como el hombre en el nuevo estudio que no mostró ningún movimiento.

En 2017, antes de quedar totalmente encerrado, el paciente había usado movimientos oculares para comunicarse con su familia.

Anticipando que pronto perdería incluso esta habilidad, la familia pidió un sistema de comunicación alternativo y se acercó al Dr. Chaudhary y al Dr. Birbaumer, pioneros en el campo de la tecnología de interfaz cerebro-computadora, quienes trabajaban cerca.

Con la aprobación del hombre, el Dr. Jens Lehmberg, neurocirujano y autor del estudio, implantó dos pequeños electrodos en regiones del cerebro del hombre que están involucradas en el control del movimiento.

Luego, durante dos meses, se le pidió al hombre que se imaginara moviendo sus manos, brazos y lengua para ver si generaban una señal cerebral clara.

Pero el esfuerzo no arrojó nada confiable.

El Dr. Birbaumer luego sugirió usar neurofeedback auditivo, una técnica inusual mediante la cual se entrena a los pacientes para manipular activamente su propia actividad cerebral.

Al hombre se le presentó primero una nota: alta o baja, correspondiente a sí o no.

Este era su “tono objetivo”, la nota que tenía que igualar.

Luego le tocaron una segunda nota, que se asignó a la actividad cerebral que habían detectado los electrodos implantados.

Al concentrarse, e imaginarse moviendo los ojos, para aumentar o disminuir efectivamente su actividad cerebral, pudo cambiar el tono del segundo tono para que coincidiera con el primero.

Mientras lo hacía, obtuvo información en tiempo real de cómo cambiaba la nota, lo que le permitía aumentar el tono cuando quería decir que sí o bajarlo para decir que no.

Este enfoque vio resultados inmediatos.

El primer día que el hombre lo intentó, pudo alterar el segundo tono.

Doce días después, logró hacer coincidir el segundo con el primero.

“Fue entonces cuando todo se volvió consistente y pudo reproducir esos patrones”, dijo Jonas Zimmermann, neurocientífico del Centro Wyss y autor del estudio.

Cuando se le preguntó al paciente qué estaba imaginando para alterar su propia actividad cerebral, respondió:

“Movimiento de los ojos”.

Durante el año siguiente, el hombre aplicó esta habilidad para generar palabras y oraciones.

Los científicos tomaron prestada una estrategia de comunicación que el paciente había utilizado con su familia cuando aún podía mover los ojos.

Agruparon las letras en conjuntos de cinco colores.

Una voz computarizada enumeró primero los colores y el hombre respondió “sí” o “no”, dependiendo de si la letra que quería seleccionar estaba en ese conjunto.

Luego, la voz enumeró cada letra, que seleccionó de manera similar.

Repitió estos pasos conjunto por conjunto, letra por letra, para articular oraciones completas.

En el segundo día de su esfuerzo de ortografía, escribió:

“Primero, me gustaría agradecer a Niels y su birbaumer”.

Algunas de sus oraciones incluían instrucciones: “masaje en la cabeza de mamá” y “todos deben usar gel en mis ojos con más frecuencia”.

Otros describieron los antojos: “Sopa goulash y sopa de arvejas dulces”.

De los 107 días que el hombre pasó deletreando, 44 ​​resultaron en oraciones inteligibles.

Y aunque había una gran variabilidad en la velocidad, escribía a un carácter por minuto.

“Vaya, me dejó alucinado”, dijo la Dra. Mrachacz-Kersting.

Ella especuló que los pacientes encerrados que pueden mantener sus mentes estimuladas podrían experimentar vidas más largas y saludables.

Sin embargo, la Dra. Mrachacz-Kersting enfatizó que el estudio se basó en un paciente y que sería necesario probarlo en muchos otros.

Otros investigadores también expresaron cautela al aceptar los hallazgos.

Neil Thakur, director de misión de la Asociación ALS, dijo:

“Este enfoque es experimental, por lo que todavía hay mucho que debemos aprender”.

En esta etapa, la tecnología también es demasiado compleja para que la operen los pacientes y sus familias.

Hacerlo más fácil de usar y acelerar la velocidad de comunicación será crucial, dijo el Dr. Chaudhary.

Hasta entonces, dijo, los familiares de un paciente probablemente estarán satisfechos.

“Tienes dos opciones: sin comunicación o comunicación a un carácter por minuto”, dijo.

“¿Qué eliges?”

Quizás la mayor preocupación es el tiempo.

Han pasado tres años desde que los implantes se insertaron por primera vez en el cerebro del paciente.

Desde entonces, sus respuestas se han vuelto significativamente más lentas, menos confiables y, a menudo, imposibles de discernir, dijo el Dr. Zimmermann, quien ahora atiende al paciente en el Centro Wyss.

La causa de esta disminución no está clara, pero el Dr. Zimmermann pensó que probablemente se debía a problemas técnicos.

Por ejemplo, los electrodos se acercan al final de su vida útil.

Sin embargo, reemplazarlos ahora sería imprudente.

“Es un procedimiento riesgoso”, dijo.

“De repente estás expuesto a nuevos tipos de bacterias en el hospital”.

El Dr. Zimmermann y otros en el Centro Wyss están desarrollando microelectrodos inalámbricos que son más seguros de usar.

El equipo también está explorando otras técnicas no invasivas que han resultado fructíferas en estudios previos en pacientes que no están bloqueados.

“Por mucho que queramos ayudar a las personas, creo que también es muy peligroso crear falsas esperanzas”, dijo el Dr. Zimmermann.

Al mismo tiempo, el Dr. Laureys del Coma Science Group dijo que no tendría ningún valor fomentar una sensación de “falsa desesperación” cuando aparecían innovaciones viables en el horizonte.

“Estoy extremadamente emocionado como cuidador, como médico”, dijo.

“Creo que es maravilloso que ofrezcamos estos nuevos conocimientos científicos y tecnología a condiciones muy vulnerables y dramáticas”.

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