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Jul 29, 2023

Un microchip vincula el cerebro, la columna vertebral y el cuerpo, permitiendo a un hombre paralizado moverse y sentir

Resumen: En un ensayo clínico histórico, los investigadores implantaron con éxito microchips en el cerebro de un hombre paralizado. Este procedimiento pionero, combinado con algoritmos de IA desarrollados, ha

Resumen:En un ensayo clínico histórico, los investigadores implantaron con éxito microchips en el cerebro de un hombre paralizado.

Este procedimiento pionero, combinado con algoritmos de IA desarrollados, ha establecido un "doble bypass neuronal": un puente electrónico que permite la comunicación cerebro-cuerpo. En consecuencia, el participante del ensayo, que quedó paralizado con el pecho hacia abajo debido a un accidente de buceo, recuperó la sensibilidad y el movimiento en la mano y el brazo.

Este ensayo representa un enfoque revolucionario para el tratamiento de la parálisis.

Hechos clave:

Fuente:Institutos Feinstein de Investigación Médica

En un ensayo clínico, el primero de su tipo, investigadores, ingenieros y cirujanos de medicina bioelectrónica de los Institutos Feinstein de Investigación Médica de Northwell Health han implantado con éxito microchips en el cerebro de un hombre que vive con parálisis y han desarrollado algoritmos de inteligencia artificial (IA) para volver a vincular su cerebro con su cuerpo y su médula espinal.

Este doble bypass neuronal forma un puente electrónico que permite que la información fluya una vez más entre el cuerpo paralizado y el cerebro del hombre para restaurar el movimiento y las sensaciones en su mano, y ganancias duraderas en su brazo y muñeca fuera del laboratorio.

El equipo de investigación dio a conocer el progreso innovador del participante del ensayo cuatro meses después de una cirugía cerebral abierta de 15 horas que tuvo lugar el 9 de marzo en el Hospital Universitario North Shore (NSUH).

"Esta es la primera vez que el cerebro, el cuerpo y la médula espinal se han unido electrónicamente en un ser humano paralizado para restaurar el movimiento y la sensación duraderos", dijo Chad Bouton, profesor del Instituto de Medicina Bioelectrónica de los Institutos Feinstein, vicepresidente de investigación avanzada. ingeniería de Northwell Health, desarrolladora de la tecnología e investigador principal del ensayo clínico.

“Cuando el participante del estudio piensa en mover su brazo o mano, 'sobrealimentamos' su médula espinal y estimulamos su cerebro y sus músculos para ayudar a reconstruir las conexiones, proporcionar retroalimentación sensorial y promover la recuperación. Este tipo de terapia basada en el pensamiento cambia las reglas del juego. Nuestro objetivo es utilizar esta tecnología algún día para brindar a las personas que viven con parálisis la capacidad de vivir una vida más plena e independiente”.

Paralizado del pecho para abajo, Keith Thomas, de 45 años, de Massapequa, Nueva York, es el primer ser humano en utilizar esta tecnología. Durante el apogeo de la pandemia, el 18 de julio de 2020, un accidente de buceo provocó que el Sr. Thomas sufriera una lesión en el nivel C4 y C5 de las vértebras de la columna, dejándolo incapaz de moverse y sentir desde el pecho hacia abajo.

Solo y aislado en el hospital durante más de seis meses, el Sr. Thomas encontró una nueva esperanza al participar en el ensayo clínico del Prof. Bouton y está agradecido de ser parte de algo tan histórico y más grande que él mismo.

“Hubo un tiempo en el que ni siquiera sabía si iba a vivir o si quería, francamente. Y ahora puedo sentir el toque de alguien que toma mi mano. Es abrumador”, dijo el Sr. Thomas.

“Lo único que quiero hacer es ayudar a los demás. Eso siempre ha sido en lo que soy mejor. Si esto puede ayudar a alguien incluso más de lo que me ayudó a mí en algún momento, vale la pena”.

Más de cien millones de personas en todo el mundo viven con algún tipo de discapacidad motora o parálisis. Este ensayo clínico tiene como objetivo restaurar el movimiento físico duradero (fuera del laboratorio de investigación) y restablecer el sentido del tacto.

Crédito: Institutos Feinstein de Investigación Médica

Los investigadores y médicos de los Institutos Feinstein, incluidos Santosh Chandrasekaran, PhD y Adam Stein, MD, presidente de medicina física y rehabilitación de Northwell Health, pasaron meses mapeando el cerebro del Sr. Thomas utilizando resonancias magnéticas funcionales para ayudar a identificar las áreas responsables del movimiento del brazo y por la sensación del tacto en su mano.

Armados con esa información, los cirujanos dirigidos por Ashesh Mehta, MD, PhD y Netanel Ben-Shalom, MD, neurocirujano del Hospital Northwell Lenox Hill, realizaron una cirugía agotadora de 15 horas en NSUH, durante algunas partes de las cuales el participante del estudio estuvo despierto y dando Comentarios de los cirujanos en tiempo real.

Mientras exploraban partes de la superficie de su cerebro, el Sr. Thomas les decía qué sensaciones sentía en sus manos.

"Como teníamos las imágenes de Keith y él nos hablaba durante partes de su cirugía, sabíamos exactamente dónde colocar los implantes cerebrales", dijo el Dr. Mehta, profesor del Instituto de Medicina Bioelectrónica de los Institutos Feinstein, director del Laboratorio de Northwell para Human Brain Mapping y el cirujano que realizó el implante cerebral.

"Insertamos dos chips en el área responsable del movimiento y tres más en la parte del cerebro responsable del tacto y la sensación en los dedos".

De vuelta en el laboratorio, a través de dos puertos que sobresalen de la cabeza del Sr. Thomas, se conecta a una computadora que usa inteligencia artificial para leer, interpretar y traducir sus pensamientos en acción, lo que se conoce como terapia basada en el pensamiento y la base del enfoque de doble derivación neuronal. .

El bypass comienza con las intenciones del Sr. Thomas (por ejemplo, piensa en apretarse la mano), que envía señales eléctricas desde su implante cerebral a una computadora. Luego, la computadora envía señales a parches de electrodos no invasivos y altamente flexibles que se colocan sobre la columna y los músculos de la mano ubicados en el antebrazo para estimular y promover la función y la recuperación.

Pequeños sensores en la punta de sus dedos y en la palma envían información de tacto y presión al área sensorial de su cerebro para restaurar la sensación. Este puente electrónico de dos brazos forma el novedoso bypass neuronal doble destinado a restaurar tanto el movimiento como el sentido del tacto.

En el laboratorio, el Sr. Thomas ahora puede mover los brazos a voluntad y ahora puede sentir el tacto de su hermana mientras sostiene su mano para sostenerlo. Esta es la primera vez que siente algo en los tres años transcurridos desde su accidente.

Sorprendentemente, los investigadores dicen que Thomas ya está comenzando a ver cierta recuperación natural de sus lesiones gracias a este nuevo enfoque, que podría revertir parte del daño para siempre. La fuerza de su brazo se ha más que duplicado desde que se inscribió en el estudio y está comenzando a experimentar nuevas sensaciones en el antebrazo y la muñeca, incluso cuando el sistema está apagado.

Investigaciones anteriores realizadas por el profesor Bouton, y posteriormente por otros grupos, utilizaron un único bypass neuronal para ayudar a las personas a mover nuevamente las extremidades paralizadas con sus pensamientos. En esos casos, los médicos implantaron uno o más microchips en el cerebro que evitaban por completo la lesión de la médula espinal y usaban estimuladores para activar los músculos objetivo.

Sin embargo, ese enfoque solo funcionó mientras los participantes estaban conectados a computadoras, a menudo solo disponibles en laboratorios, y no restablecieron el movimiento y la sensación en la extremidad real, al tiempo que promovieron la plasticidad para una recuperación natural duradera.

La esperanza es que el cerebro, el cuerpo y la médula espinal vuelvan a aprender a comunicarse y se forjen nuevas vías en el lugar de la lesión gracias al doble bypass neuronal, similar a cómo un riñón puede regenerarse para superar un trauma o una enfermedad.

"Millones de personas viven con parálisis y pérdida de sensibilidad, con opciones limitadas disponibles para mejorar su condición", dijo Kevin J. Tracey, MD, presidente y director ejecutivo de los Institutos Feinstein y la Cátedra Distinguida de Investigación Médica de la Familia Karches.

"Profe. Bouton y su equipo están comprometidos a promover nuevas tecnologías bioelectrónicas y abrir nuevos caminos clínicos para restaurar el movimiento y la sensación”.

Los Institutos Feinstein de Investigación Médica son el hogar científico mundial de la medicina bioelectrónica, que combina la medicina molecular, la neurociencia y la ingeniería biomédica. En los Institutos Feinstein, los investigadores médicos utilizan tecnología moderna para desarrollar nuevas terapias basadas en dispositivos para tratar enfermedades y lesiones.

Basándose en años de investigación sobre los mecanismos moleculares de las enfermedades y el vínculo entre los sistemas nervioso e inmunológico, nuestros investigadores descubren objetivos neuronales que pueden activarse o inhibirse con dispositivos de neuromodulación, como implantes de nervio vago, para controlar la respuesta inmunitaria y la inflamación del cuerpo.

Si la inflamación se controla con éxito, enfermedades como la artritis, la hipertensión pulmonar, la enfermedad de Crohn, las enfermedades inflamatorias intestinales, la diabetes, el cáncer y las enfermedades autoinmunes pueden tratarse de forma más eficaz.

Más allá de la inflamación, utilizando novedosas interfaces cerebro-computadora, nuestros investigadores desarrollaron técnicas para evitar las lesiones del sistema nervioso para que las personas que viven con parálisis puedan recuperar la sensibilidad y usar sus extremidades. Al producir conocimientos de medicina bioelectrónica, algún día las enfermedades y lesiones podrían tratarse con nuestros propios nervios sin necesidad de productos farmacéuticos costosos y potencialmente dañinos.

Autor:Mateo LibassiFuente:Institutos Feinstein de Investigación MédicaContacto:Matthew Libassi - Institutos Feinstein de Investigación MédicaImagen:La imagen está acreditada a Neuroscience News.

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