Un ‘puente’ entre el cerebro y las piernas permite andar a un parapléjico

Recorrió apenas 3,60 metros, tardando cuatro segundos en cada paso y medio suspendido en el aire con un arnés, pero fueron los primeros pasos que John Smith (nombre ficticio) ha dado tras varios años en una silla de ruedas. Son los prometedores resultados de una investigación que aprovecha el deseo de caminar escondido en las ondas cerebrales y, puenteando una médula espinal destrozada, convertirlo en señales eléctricas que activan los músculos de las piernas.

Smith, estadounidense de 26 años y cuyo nombre no se ha revelado por respeto a su intimidad, sufrió una lesión medular hace cinco años. Incapaz de mover las piernas, perdió toda sensibilidad por debajo de la lesión salvo ligeras sensaciones en la vejiga. Fue seleccionado entre varios candidatos por investigadores de la Universidad de California, Irvine, para un estudio que buscaba convertir las ondas emitidas por el cerebro cuando se camina en órdenes para sus extremidades inferiores. La investigación ha durado 256 días y su resultado lo muestra muy bien el vídeo que acompaña a esta noticia.

El sistema que ha permitido a Smith darse este breve pero esperanzador paseo está formado por tres elementos. Por un lado, los científicos recurrieron a la técnica de la encefalografía (EEG) para registrar la actividad bioeléctrica cerebral con unos electrodos colocados en la cabeza. Por otro, una especie de andador automático llamado Parastep que aplica descargas en los músculos de las piernas, en especial el cuádriceps y el tibial anterior. Comercializado desde hace una década en EE UU, los investigadores lo modificaron para pasarlo a modo manual, o mejor dicho, cerebral. Por último, su aportación fue una interfaz cerebro máquina (BCI) creada por ellos capaz de interpretar y diferenciar las ondas cerebrales relacionadas con el movimiento del resto de ondas emitidas por el cerebro.

El voluntario había perdido la movilidad de sus piernas y llevaba cinco años en silla de ruedas

Aunque muchos equipos de neurobiólogos, ingenieros y expertos en robótica investigan buscando dar una esperanza a los parapléjicos, la mayoría se apoyan en el diseño de exoesqueletos que hagan el trabajo que los músculos atrofiados ya no pueden hacer. Algunos, incluso, han conseguido recientemente despertar parcialmente las neuronas de la médula espinal.

"Nuestro enfoque intenta reconectar el cerebro y los músculos usando un sistema BCI puenteando la lesión medular", dice el profesor de la escuela de ingeniería de la universidad californiana y autor sénior de la investigación Zoran Nenadic. Para conseguirlo, lo primero que tuvieron que hacer fue entrenar a Smith.

Mientras realizaba ejercicios para recuperar el tono muscular necesario para que sus piernas pudieran sostenerlo, en una primera fase, Smith tuvo que desescombrar las neuronas de los córtex motor y somatosensorial de su cerebro en un entorno virtual. Ante el ordenador, tenía que conseguir que un avatar caminara unos metros, parándose en varios conos que había en el recorrido. Con esto, los investigadores querían afinar la capacidad del BCI para interpretar cuando estaba caminado y cuando se detenía. Tras unas pocas sesiones, Smith se había adueñado de su avatar.

Llegó entonces la hora de la verdad. Tras unos entrenamientos con el Parastep para que hombre y andador se entendieran, pasaron el artilugio a modo cerebral. Las descarga eléctricas sobre los músculos ya no serían las programadas en el Parastep sino las ordenadas directamente por el cerebro de Smith. Primero ensayaron sus andares con un arnés que lo mantuvo suspendido en el aire, a cinco centímetros del piso, mientras daba cada paso. Pero al final lo bajaron al suelo y, él, con solo desear caminar, dio sus primeros pasos.

Intentamos reconectar el cerebro y los músculos usando una interfaz cerebro máquina" Zoran Nenadic, bioingeniero de la Universidad de California Irvine

"El paseo no es rápido. Necesita unos cuatro segundos para dar un solo paso. Otras acciones como levantar el peso o el avance del andador también cuentan, con lo que añaden más tiempo al andar", comenta Nenadic. Pero Smith lo logró tras unas pocas sesiones y sin apenas falsas alarmas (dar un paso cuando no se le pedía) u omisiones (no detenerse en los conos). Además, lo tuvo que hacer mientras conversaba con los investigadores, lo que podría haber añadido ruido a sus ondas cerebrales.

Para An Do, principal autora de la investigación publicada en Journal of NeuroEngineering and Rehabilitation, "incluso después de años de parálisis, el cerebro aún puede generar ondas cerebrales lo suficientemente robustas para que sean aprovechadas para permitir un caminar básico".

Demostrada la viabilidad de su sistema, los investigadores creen que ahora habría que probarlo con más gente antes de dar el gran paso: pasar de un gorro de electrodos en la cabeza a uno que los implante directamente en el cerebro. "Una vez que hemos confirmado la viabilidad de este sistema, podemos pensar en métodos invasivos, como implantes cerebrales. Creemos que un implante como este puede conseguir un mayor nivel de control de la prótesis porque registra las ondas cerebrales con mayor fidelidad", asegura Nenadic. Además, añade, "estos implantes podrían llevar de vuelta las sensaciones al cerebro, permitiendo que el usuario sienta sus piernas".