Los implantes restauran la función cognitiva después de una lesión cerebral

Una nueva técnica que utiliza estimulación cerebral profunda adaptada a cada paciente ha superado las expectativas de los investigadores en el tratamiento de lesiones cerebrales traumáticas de leves a graves por déficits cognitivos.

En 2001, Gina Arata estaba en su último semestre de la universidad y planeaba postularse para la facultad de derecho, cuando sufrió una lesión cerebral traumática en un accidente automovilístico. La lesión comprometió su capacidad de concentración y tuvo problemas con una carta de clasificación laboral.

«No recuerdo nada», dijo Arata, que vive con sus padres en Modesto. “Se me cayó la pierna izquierda, así que me aferraba a cosas todo el tiempo. Siempre estuve en accidentes automovilísticos. Y no tengo filtro: me enojo muy fácilmente.

Sus padres se acercaron después de enterarse de las investigaciones que se estaban llevando a cabo en Stanford Medicine; Aratha fue aceptada como participante. En 2018, los médicos implantaron quirúrgicamente un dispositivo en su cerebro y luego calibraron cuidadosamente la actividad eléctrica del dispositivo para estimular las redes de supresión de lesiones.

Después de sufrir una lesión cerebral en un accidente automovilístico, Gina Arata no podía concentrarse lo suficiente para estudiar. Un dispositivo implantado en su cerebro ha mejorado su capacidad de concentración, su memoria y su estado de ánimo. Crédito: Cortesía de la familia Aratha

Notó la diferencia de inmediato: cuando le pidieron que enumerara los ingredientes en el pasillo de productos agrícolas de una tienda de comestibles, podía clasificar las frutas y verduras. Entonces una investigadora apagó el dispositivo y no pudo nombrar nada.

«No he recibido ninguna multa por exceso de velocidad desde el implante», dijo Arata. «Ya no viajo. Puedo recordar cuánto dinero tengo en mi cuenta bancaria. No sé leer, pero después del implante compré un libro. Un lugar donde cantan los cangrejos, y lo amé y lo recordé. Y no me enfado tan fácilmente”.

Avance en el tratamiento de lesiones cerebrales

Para Arata y otros cuatro, el dispositivo experimental de estimulación cerebral profunda restauró en diversos grados las capacidades cognitivas que habían perdido debido a lesiones cerebrales años antes. La nueva técnica, desarrollada por investigadores de Stanford Medicine y colaboradores de otras instituciones, es la primera que se muestra prometedora contra los déficits a largo plazo en lesiones cerebrales traumáticas de moderadas a graves.

Los resultados del ensayo clínico se publicaron en la revista el 4 de diciembre. Medicina natural.

Vivir con una lesión cerebral traumática

Más de 5 millones de estadounidenses viven con los efectos duraderos de una lesión cerebral traumática de moderada a grave: dificultad para concentrarse, recordar y tomar decisiones. Aunque muchos se recuperan lo suficiente como para vivir de forma independiente, sus discapacidades les impiden regresar a la escuela o al trabajo y reanudar su vida social.

«Por lo general, hay muy poco para tratar a estos pacientes», afirmó el Dr. Jaime Henderson, profesor de neurocirugía y coautor principal del estudio.

Sin embargo, el hecho de que estos pacientes salieran del coma y recuperaran suficiente función cognitiva, los sistemas cerebrales que respaldan la atención y el estado de alerta (la capacidad de permanecer despierto, concentrarse en una conversación y concentrarse en una tarea), estaban relativamente intactos. protegido.

Comprender y apuntar al cerebro

Estos sistemas conectan el tálamo, una estación de retransmisión en lo profundo del cerebro, con puntos en la capa externa del cerebro, que controlan más funciones cognitivas.

«En estos pacientes, esas vías están en su mayoría intactas, pero todo está regulado a la baja», dijo Henderson, profesor de medicina John y Jean Bloom-Robert y Ruth Halperin. «Es como si las luces estuvieran atenuadas y no hubiera suficiente electricidad para volver a encenderlas».

Jaime Henderson. Crédito: Medicina de Stanford

En particular, un área del tálamo llamada núcleo medial actúa como un centro para regular muchos aspectos de la conciencia.

«El núcleo lateral medial está preparado para gestionar las cosas de manera amplia, pero la desventaja es que si tienes una lesión multifocal, puede tener un impacto mayor porque un impacto puede provenir de casi cualquier parte del cerebro», dice el Dr. Nicholas Schiff. Weill Cornell, profesor de medicina y coautor principal del estudio.

Los investigadores creían que una estimulación eléctrica precisa del núcleo lateral central y sus conexiones reactivaría estas vías y volvería a encender las luces.

Éxito del ensayo clínico

En el ensayo, los investigadores reclutaron a cinco participantes con deterioros cognitivos que duraron más de dos años después de una lesión cerebral traumática de moderada a grave. Tenían entre 22 y 60 años y sufrieron lesiones hace entre tres y 18 años.

Colocar el dispositivo de estimulación en el área correcta es un desafío y varía de persona a persona. Para empezar, cada cerebro está diseñado de manera diferente y las lesiones provocan cambios adicionales.

«Es por eso que hemos desarrollado una serie de herramientas para definir mejor cuál es esa área», dijo Henderson. Los investigadores crearon un modelo virtual de cada cerebro, lo que les permitió identificar la ubicación de activación del núcleo lateral central y el nivel de estimulación.

Guiado por estos modelos, Henderson implantó quirúrgicamente los dispositivos en cinco participantes.

«Es importante centrarse precisamente en la región», afirmó. «Si te desvías aunque sea unos pocos milímetros del objetivo, estás fuera de la zona efectiva».

Un momento pionero

Después de una fase de titulación de dos semanas para mejorar la estimulación, los participantes pasaron 90 días haciendo funcionar el dispositivo durante 12 horas al día.

Su progreso se midió con una prueba estándar de velocidad de procesamiento mental llamada Prueba de creación de senderos, que consiste en dibujar líneas que conectan una mezcla de letras y números.

«Es una prueba muy sensible de lo que estamos analizando: concentración, concentración y planificación, y hacerlo de manera urgente», dijo Henderson.

Al final del período de tratamiento de 90 días, los participantes habían mejorado su velocidad en la prueba en un promedio del 32%, más que el 10% que buscaban los investigadores.

«Lo único sorprendente es que funcionó de la manera que predijimos, lo cual nunca es un hecho», dijo Henderson.

Impacto en la vida de los participantes.

Para los participantes y sus familias, las mejoras fueron evidentes en su vida diaria. Reanudaron actividades que parecían imposibles: leer libros, mirar programas de televisión, jugar videojuegos o completar la tarea. Se sentían menos cansados ​​y podían pasar el día sin quedarse dormidos.

El tratamiento fue tan eficaz que los investigadores tuvieron problemas para completar la última parte de su estudio. Planearon una fase de retiro ciego en la que la mitad de los participantes serían seleccionados al azar para apagar sus dispositivos. Dos de los pacientes no quisieron correr ese riesgo y se negaron. De los tres participantes en la fase de abstinencia, uno fue asignado al azar para apagar su dispositivo. Después de tres semanas sin estimulación, ese participante fue un 34% más lento en la prueba de trazado de senderos.

Terapia avanzada de lesiones cerebrales

El ensayo clínico es el primero en centrarse en esta área del cerebro en pacientes con lesión cerebral traumática de moderada a grave, y da esperanza a muchos que se han estancado en su recuperación.

«Fue un momento pionero», dijo Schiff. «Nuestro objetivo ahora es tratar de tomar medidas sistemáticas para convertir esto en una cura. Esa es una señal suficiente para hacer todo el esfuerzo.

Nota: Nicolás D. Schiff, José D. Giacchino, Christopher R. Butson, Yoon Young Choi, Jonathan L. Panadero, Kyle B. Sullivan, Andrés B. Johnson, Michael Bergin, Helen M. Brontë-Stewart, Jason Chua, Laurel DeGeorge, Sureya Digmen, Adam Fogarty, Linda M. Gerber, Mark Grell, José Maldonado, Matthew Radovan, Sudin Su Shah, Jadin A. , Nancy Temkin, Thomas Turdias, Jonathan D. Víctor, Abigail Waters, Stephanie A. Kolakowski-Haner, Joseph J. Finlandeses, André G. Machado, Brian K. Rudd y Jamie M. Henderson, 4 de diciembre de 2023, Medicina natural.
DOI: 10.1038/s41591-023-02638-4

Investigadores de Weill Cornell Medicine, Spalding Rehabilitation Hospital en Boston, Harvard Medical School, Universidad de Utah, Universidad de FloridaUniversidad de Vanderbilt, la Universidad de WashingtonLa Universidad de Burdeos y la Clínica Cleveland contribuyeron al estudio.

Este estudio fue apoyado por fondos de la Iniciativa BRAIN de los Institutos Nacionales de Salud y una subvención del Centro de Ciencias Traslacionales del Weill Cornell Medical College. Medtronic proporcionó los implantes quirúrgicos.