Eduardo Martín, neuroingeniero: “Cuando estimulamos la médula con electrodos, el estímulo sube al cerebro y algo cambia allí”

Eduardo Martín Moraud (Madrid, 39 años) obtuvo su ingenería de telecomunicaciones por la Universidad Politécnica de Madrid en 2007. En los siguientes tres lustros le dio tiempo a estar y, lo que es más relevante, a formarse e investigar, en robótica humanoide en Kioto (Japón), en inteligencia artificial en el centro que la Agencia Espacial Europea tiene en Leiden (Países Bajos), con robots capaces de oler en París (Francia) o diseñando una mano biónica en la Universidad de Edimburgo (Escocia). En este periplo fue clave su encuentro con el neurocientífico ...

Eduardo Martín Moraud (Madrid, 39 años) obtuvo su ingenería de telecomunicaciones por la Universidad Politécnica de Madrid en 2007. En los siguientes tres lustros le dio tiempo a estar y, lo que es más relevante, a formarse e investigar, en robótica humanoide en Kioto (Japón), en inteligencia artificial en el centro que la Agencia Espacial Europea tiene en Leiden (Países Bajos), con robots capaces de oler en París (Francia) o diseñando una mano biónica en la Universidad de Edimburgo (Escocia). En este periplo fue clave su encuentro con el neurocientífico Grègoire Courtine, que entonces trabajaba la estimulación de la médula espinal con electrodos en la Escuela Politécnica Federal de Zúrich (Suiza). Desde entonces, y previo paso por la Universidad de Oxford, Martín encontró algo así como su vocación: del procesamiento digital de la señal de un teleco, ha pasado a liderar un grupo en el Hospital Universitario de Lausana (Suiza) en el que desarrollan neuroprótesis para enfermos de Parkinson. Su último logro ha sido ayudar a que una persona con párkinson desde hace 25 años volviera a caminar.

Pregunta. ¿Cómo acaba un ingeniero de telecomunicaciones investigando el párkinson?

Respuesta. Tras licenciarme, me especialicé en robótica, hice el proyecto fin de carrera en un centro en Japón, que utilizaba la robótica humanoide para entender la locomoción humana. Era un centro de Kioto muy conocido. En 1998 o 1999, implantaron a un mono y, leyendo su actividad cerebral, controlaron las piernas de un robot en Pittsburgh, en Estados Unidos. Fue uno de los primeros interfaces cerebro-máquina. Al regresar, trabajé en inteligencia artificial en Francia. Con esa orientación en principio más robótica, hice el proyecto de master en prótesis robóticas. Así que había pasado de teleco, a robótica, de robótica a inteligencia artificial y de ahí a neuroprótesis. En ese momento, vi que se ofertaba un puesto para trabajar con [Grègoire] Courtine. Eso era 2009. Se trataba también de neuroprótesis, pero una neuroprótesis distinta, ya no era robótica, era estimulación eléctrica del sistema nervioso humano. Me pareció buena idea ir con él y Silvestro Micera, que codirigieron mi tesis, a Zúrich. Me encontré trabajando con roedores un día sí y el otro también. Nunca había trabajado con animales. Todo el doctorado fue con roedores, que luego lo llevé a primates y finalmente al primer paciente.

P. ¿Qué es la estimulación eléctrica de la médula?

R. La idea de lanzar impulsos eléctricos al sistema nervioso existe desde hace 150 años. Básicamente, se ponen unos eléctrodos de metal, se lanzan impulsos eléctricos a una cierta frecuencia y se sabe que las neuronas responden. En la época de la URSS, los rusos realizaron muchos experimentos. Hoy en día se utiliza para tratar el dolor crónico. Si no se responde a ninguna medicación, la terapia más habitual es poner unos electrodos en la médula y al estimularla impides que esa señal llegue al cerebro. Ahora bien, la idea de estimular la médula para el control motor no se había llevado a cabo hasta ahora y eso es lo que Courtine y otros han estado desarrollando desde hace 20 años.

P. ¿Por qué estimular la médula, en particular la parte baja de la columna?

R. La médula lumbar es donde están todas las neuronas que controlan las piernas. Cuando quieres andar, el cerebro piensa ‘voy a andar’, esa señal baja a lo largo de la médula, activándola, y la médula lumbar coordina la contracción de los músculos. Si se parte, no llega nada a la zona, que sigue viva. La idea es poner eléctrodos en esa región lumbar, estimular con electricidad, reactivarla y, combinada con ejercicios de fisioterapia y rehabilitación, recuperar hasta cierto nivel movimientos de las piernas después de una lesión de médula espinal.

“La idea es poner electrodos en la región lumbar, estimularla con electricidad y reactivarla”

P. Pero, ¿cómo se coordina esa estimulación con la intención de caminar?

R. Lo primero que entendimos puede parecer ilógico. Hay señales que van desde la médula hasta el músculo, nervios que van al músculo, y luego hay nervios que van desde el músculo hasta la médula. Esta es la parte sensorial. Es decir, si yo estiro un brazo, el músculo se me está estirando y a medida que lo hace, la señal que está enviando a la médula cambia, el músculo le dice a mi médula oye, me estoy estirando. Nuestra estimulación está actuando sobre esta parte sensorial, no en la parte motora. En realidad todos son circuitos reflejos, es decir, si yo estiro una pierna hay un momento en que la médula automáticamente va a generar un reflejo y va a contraer el músculo, como cuando te dan un golpe en la rodilla. Cuando conseguimos recuperar una cierta locomoción en los pacientes es todo a base de reflejos, es decir, estamos estimulando la parte sensorial de manera que cuando una pierna se estira, va a generar un reflejo y la pierna se va hacia adelante.

P. ¿Y lo segundo?

R. Lo segundo es que la médula tiene una cierta anatomía. Si yo estimulo una zona lumbar alta, por ejemplo la raíz L2 o L1, estoy principalmente activando o modulando músculos que son flexores de la pierna, mientras que si estimulo más bajo, a nivel ya lumbar, L5 o sacral, son más extensores de la parte inferior de la pierna o del pie. Inicialmente estimulábamos casi de cualquier manera. Ahora tenemos eléctrodos posicionados sobre la médula de una manera muy precisa y sabemos muy bien qué eléctrodo, en qué momento, hay que activar.

P. Y en este proceso, ¿cuándo entra en juego el cerebro?

R. El tercer elemento es la parte voluntaria. Todo lo anterior es lo que hace la médula y cómo la reactivamos. Tenemos vídeos de ratas o monos paralíticos con un electro en la médula que andan aparentemente natural pero no se están enterando de nada porque es completamente involuntario. Dependiendo del nivel de la severidad de la lesión, si es pequeña, queda algo residual que sigue bajando. En ese caso, la estimulación aumenta lo que baja de forma natural. Cuando la lesión es tan brutal que ya no hay nada que baje, puedes estimular todo lo que quieras que no vas a aumentar ninguna señal descendente. Lo que hicimos en primates y hace unos meses en un primer humano fue poner un implante en el cerebro, un segundo implante, que descodifica su actividad y lo conectamos con el otro implante, el de la estimulación medular.

P. ¿Es lo que hicieron con los parapléjicos?

R. El primero fue en 2018, un paciente con una lesión relativamente pequeña. Estaba paralítico, pero tenía cierto control motor que pudimos aumentar. La segunda investigación fue con tres pacientes con lesiones mucho más severas, ahí ya no había cerebro. Trabajamos con ellos solo estimulación medular. Los chicos se entrenaban con la estimulación medular y en la calle lo que hacían era tener un andador con botones. Le daban a un botón y se activaba la estimulación para andar. Iban dando a los botones derecha y izquierda, derecha, izquierda.

P. Pero en un momento dado, reorienta su trabajo hacia el párkinson...

R. Tenía un familiar con la enfermedad y, desde que acabé el doctorado en 2014, mi idea era aplicar estas terapias a los enfermos con párkinson. Courtine estaba convencido de que su enfoque se podría usar con ellos. Hablé con él y con Jocelyn Bloch [neurocirujana clave en estos implantes] para empujar esta línea. Ahora soy el que lleva esta parte de la investigación.

P. ¿Cuándo creen que se puede trasladar lo aprendido con los parapléjicos al párkinson?

R. Entre 2017 y 2019 estuvimos haciendo ensayos en primates. Los monos no desarrollan la enfermedad de Parkinson, pero se la puedes inducir con una toxina que mata las neuronas dopaminérgicas, que es lo que sucede con el párkinson. Por desgracia, les induces una enfermedad, pero te permite verificar si la idea terapéutica funciona. Después les colocamos implantes con tres objetivos. Primero, saber si les duele. Los paralíticos no sienten pero un paciente de párkinson sí que va a sentir. Lo segundo era ver si el concepto de estimular los reflejos se mantenía. Podría haber una degeneración en la médula que lo impidiera. Y tercero, si no les duele y se mantiene la base biológica, había que lograr modular la respuesta. Tocaba probarlo en humanos. Implantamos a Marc [paciente con párkinson desde hacía 25 años] en 2021. Hicimos la rehabilitación y volvió a su casa. Ahora seguimos en contacto para ver cómo avanza o cambiar la configuración de los parámetros, porque el párkinson va cambiando. Me escribió hace unos días diciéndome: ‘acabo de correr 100 metros sin caerme’.

P. ¿Qué se le puede decir a los parapléjicos medulares y a los enfermos con párkinson que le lean?

R. No hace mucho fui a dar una charla a la asociación de parapléjicos de Madrid y otra en Toledo [al Hospital Nacional de Parapléjicos]. Con ellos ya hemos calibrado las expectativas y el ritmo de avance. Con la gente con párkinson es otra cosa. Creo que nunca se habían dado por aludidos cuando se hablaba de estos temas. Creo incluso que es más complicado porque las lesiones medulares las sabemos evaluar. Haces una resonancia y una evaluación y sabes si la persona tiene control motor residual. Además son pacientes que después de la lesión van a recuperar hasta que llegan a lo que llamamos una meseta y ya no cambian mucho más. Así es más fácil trabajar. El problema con los pacientes de párkinson es que llamamos “párkinson” a muchas cosas. Tienes pacientes jóvenes y mayores, con un perfil más de temblor y gente que no tiembla, con más rigidez y lentitud de movimientos. Luego los hay que evolucionan en 10 años y otros que se pasan 25 años. Y después tenemos a los que desarrollan problemas de locomoción y los que no. El caso típico es el del freezing, cuando se quedan bloqueados. Es algo que no sabemos tratar hoy. El neurólogo sabe que ese señor se va a caer, que se puede romper una cadera, pero lo más que puede hacer es recomendarle que lleve un andador y tenga cuidado.

“Como toda herramienta, es posible que no sirva para todo el mundo, es importante tener esto en mente”

P. Y sus electrodos evitan el bloqueo...

R. Lo que hemos entendido con este paciente es que no lo entendemos todo todavía. Tenía asimetría, es decir, muy afectado de un lado. Tenía mucha inestabilidad, con lo que se caía con frecuencia. Y, también mucho freezing. Los dos primeros problemas, sabemos cómo los hemos mejorado a base de estimular la médula y jugando con sus reflejos. Con el bloqueo, no sabemos por qué mejora y no creo que se deba únicamente a la estimulación medular. A mi parecer, cuando estimulamos la médula, el estímulo también sube al cerebro y esto está cambiando algo allí que hace que mejore el bloqueo. Hoy en día el párkinson se trata bastante bien a base de dopamina y cuando deja de funcionar, está la estimulación cerebral profunda y cuando eso no funciona, hay bombas de duodopa. Lo que sucede es que no había una herramienta para los problemas de locomoción y es lo que aportamos ahora nosotros. Pero como toda herramienta, es posible que no sirva para todo el mundo. Es importante tener esto en mente. De ahí que ampliemos la investigación a otras seis personas a partir de enero. Buscaremos perfiles diferentes entre sí. En esta segunda fase ya contaremos con sistemas de electrodos específicamente diseñados para los pacientes de párkinson.

P. ¿Cómo está la investigación española en este ámbito?

R. Hay centros muy buenos, con muy buenos colegas allí. No es que haya una gran diferencia necesariamente con respecto a Suiza en sí. Es cierto que no tiene porqué haber gente trabajando en este campo en concreto. Pero en Madrid y otros sitios hay grupos trabajando con el párkinson. Es el caso del CINAC [Hospital Universitario HM Puerta del Sur], el centro de José Obeso, neurólogo reconocido a nivel mundial. Ellos trabajan en lo que llaman ultrasonidos focalizados. Como el CINAC, hay otros en Barcelona y en Valencia también muy buenos. Creo que España en esto, es bastante puntera. No es tanto el lugar, es la capacidad de encontrar el entorno, es decir, la razón por la que yo estoy aquí, y a veces soy un poco reticente a volver, es que sé lo difícil que es encontrar un entorno tan favorable para este tipo de trabajos, sobre todo siendo ingeniero.

P. ¿Y el dinero?

R. Quizás sea lo más difícil [en España], la financiación. Este tipo de ensayos clínicos son muy caros. Solo un implante cuesta 50.000 euros. Nosotros pagamos todo, hablamos de cientos de miles de euros por paciente y cuando las becas o la financiación que dan son, ponle, 100.000 euros, con eso no vas a ningún lado, no te cubre ni un solo paciente. Hay pagar la tecnología, la cirugía, la hospitalización, a los fisioterapeutas... En España se da dinero, hay becas, pero depende del nivel del estudio. Hay estudios que a lo mejor se hacen con 20.000 euros, pero a nosotros nos acaban de dar un millón y pico para seis pacientes. Ese aspecto sí que limita un poco las cosas en España, pero aclaro que me fui en 2005, hace tiempo que no vivo allí, seguro que también hay proyectos excelentes en España que quizás yo no conozco y que tienen una financiación buena.

P. Pero si su sistema sirve para otros enfermos, el retorno económico y social será grande...

R. Cuando un paciente llega a estos niveles de enfermedad y pierde la independencia, es decir que empieza a depender de su familia, de las asociaciones, de las residencias, sale muy caro para el paciente, para la familia, para la sociedad y para el sistema de salud. Poder ganar años de independencia, que sean capaces de salir a la calle, de caminar, de que no tengan caídas... les ayuda, ayuda a las familia y nos ayuda a todos.

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