En un esfuerzo por mejorar el tratamiento de los trastornos obsesivos compulsivos (TOC), un equipo de investigadores ha registrado por primera vez las señales eléctricas en el cerebro humano asociadas con los flujos y reflujos de los síntomas del TOC durante un período prolongado en sus hogares mientras realizaban su vida diaria.
Según publican en la revista 'Nature Medicine', la investigación podría ser un paso importante para hacer que una terapia emergente llamada estimulación cerebral profunda responda a los cambios cotidianos de los síntomas del TOC.
El TOC, que afecta a un 2% de la población mundial, provoca pensamientos recurrentes no deseados y comportamientos repetitivos. El trastorno suele ser debilitante y hasta un 20-40% de los casos no responden a los tratamientostradicionales con fármacos o conductuales.
La estimulación cerebral profunda (ECP) es eficaz para tratar a más de la mitad de los pacientes en los que han fracasado otras terapias
La estimulación cerebral profunda (ECP), una técnica que consiste en pequeños electrodos colocados con precisión en el cerebro que emiten suaves impulsos eléctricos, es eficaz para tratar a más de la mitad de los pacientes en los que han fracasado otras terapias.
Una limitación es que la ECP no puede ajustarse a los cambios momentáneos de los síntomas del TOC, que se ven afectados por el entorno físico y social. Pero la ECP adaptativa, que puede ajustar la intensidad de la estimulación en respuesta a las señales registradas en el cerebro en tiempo real, podría ser más eficaz que la ECP tradicional y reducir los efectos secundarios no deseados.
"El TOC es un trastorno en el que la gravedad de los síntomas es muy variable a lo largo del tiempo y puede ser provocada por factores desencadenantes del entorno", afirma David Borton, profesor asociado de ingeniería biomédica en la Universidad de Brown, ingeniero biomédico del Centro de Neurorrestauración y Neurotecnología del Departamento de Asuntos de Veteranos de Estados Unidos y autor principal de la nueva investigación.
"Un sistema de ECP que pueda ajustar la intensidad de la estimulación en respuesta a los síntomas podría proporcionar más alivio y menos efectos secundarios a los pacientes", añade. Pero, para hacer posible esa tecnología, "primero debemos identificar los biomarcadores en el cerebro asociados a los síntomas del TOC, y eso es lo que estamos trabajando en este estudio".
El equipo recopiló datos de señales cerebrales de los participantes tanto en entornos clínicos como en casa mientras realizaban sus actividades diarias
La investigación, dirigida por Nicole Provenza, doctora en ingeniería biomédica recién graduada en el laboratorio de Borton, fue una colaboración entre el grupo de investigación de Borton, afiliado al Instituto Carney de Ciencias del Cerebro y a la Escuela de Ingeniería de Brown; los grupos de investigación del doctor Wayne Goodman y del doctor Sameer Sheth en la Facultad de Medicina de Baylor; y Jeff Cohn, del Departamento de Psicología y el Programa de Sistemas Inteligentes de la Universidad de Pittsburgh y la Universidad Carnegie Mellon.
Para el estudio, el equipo de Goodman reclutó a cinco participantes con TOC grave que eran aptos para el tratamiento con ECP. Sheth, neurocirujano principal, implantó a cada uno de los participantes un dispositivo de ECP en fase de investigación de Medtronic capaz tanto de suministrar estimulación como de registrar las señales eléctricas nativas del cerebro.
Utilizando las capacidades de detección del hardware, el equipo recopiló datos de señales cerebrales de los participantes tanto en entornos clínicos como en casa mientras realizaban sus actividades diarias. Junto con los datos de las señales cerebrales, el equipo también recogió un conjunto de biomarcadores de comportamiento. En el entorno clínico, éstos incluían la expresión facial y el movimiento corporal. Utilizando la visión por ordenador y el aprendizaje automático, descubrieron que los rasgos de comportamiento estaban asociados a cambios en los estados internos del cerebro.
En casa, midieron los autoinformes de los participantes sobre la intensidad de los síntomas del TOC, así como los datos biométricos -frecuencia cardíaca y niveles de actividad general- registrados por un reloj inteligente y una aplicación de smartphone emparejada proporcionada por Rune Labs. Todas estas medidas de comportamiento se sincronizaron con los datos de los sensores cerebrales, lo que permitió a los investigadores buscar correlaciones entre ambos.
El análisis de los datos realizado por Provenza demostró que la técnica sí que captaba patrones de señales cerebrales potencialmente relacionados con la fluctuación de los síntomas del TOC
"Es la primera vez que las señales cerebrales de los participantes con enfermedades neuropsiquiátricas se registran crónicamente en casa junto con las medidas de comportamiento pertinentes", señala Provenza. "Usando estas señales cerebrales, podemos ser capaces de diferenciar entre cuando alguien está experimentando síntomas de TOC, y cuando no lo está, y esta técnica hizo posible registrar esta diversidad de comportamiento y actividad cerebral".
El análisis de los datos realizado por Provenza demostró que la técnica sí que captaba patrones de señales cerebrales potencialmente relacionados con la fluctuación de los síntomas del TOC. Aunque hay que seguir trabajando en una cohorte más amplia, este estudio inicial muestra que esta técnica es un camino prometedor para confirmar los biomarcadores candidatos del TOC.
"Pudimos recopilar un conjunto de datos mucho más rico de lo que se había recopilado antes, y encontramos algunas tendencias tentadoras que nos gustaría explorar en una cohorte más grande de pacientes", apunta Borton. Ahora, "sabemos que contamos con el conjunto de herramientas para concretar las señales de control que podrían utilizarse para ajustar el nivel de estimulación en función de los síntomas de las personas".
Una vez que se identifiquen positivamente esos biomarcadores, podrían utilizarse en un sistema de ECP adaptable. En la actualidad, los sistemas de ECP emplean un nivel constante de estimulación, que puede ser ajustado por un médico en las visitas clínicas.
"Este conocimiento más profundo puede permitirnos identificar nuevas dianas anatómicas para el tratamiento que pueden ser susceptibles de intervenciones novedosas menos invasivas que la ECP", apunta Goodman
Los sistemas de ECP adaptativa, en cambio, estimularían y registrarían la actividad cerebral y el comportamiento de forma continua sin necesidad de acudir a la clínica. Cuando el sistema detecta señales asociadas a un aumento de la gravedad de los síntomas, puede aumentar la estimulación para proporcionar un alivio adicional. Asimismo, la estimulación podría reducirse cuando los síntomas disminuyeran. Este sistema podría mejorar la terapia de ECP y reducir los efectos secundarios.
"Además de hacer avanzar la terapia de ECP en los casos de TOC grave y resistente al tratamiento, este estudio tiene el potencial de mejorar nuestra comprensión del neurocircuito subyacente del trastorno", subraya Goodman. "Este conocimiento más profundo puede permitirnos identificar nuevas dianas anatómicas para el tratamiento que pueden ser susceptibles de intervenciones novedosas menos invasivas que la ECP".
Señalan que se está trabajando en esta línea de investigación. Dado que el TOC es un trastorno complejo que se manifiesta de forma muy variable en los distintos pacientes, el equipo espera ampliar el número de participantes para captar más de esa variabilidad. Pretenden identificar un conjunto más completo de biomarcadores del TOC que puedan utilizarse para guiar los sistemas de ECP adaptativos. Una vez que se disponga de esos biomarcadores, el equipo espera trabajar con los fabricantes de dispositivos para implementar sus dispositivos de ECP.
"Nuestro objetivo es comprender lo que nos dicen esas grabaciones cerebrales y entrenar al dispositivo para que reconozca ciertos patrones asociados a síntomas específicos", afirma Sheth. "Cuanto mejor comprendamos las firmas neuronales de la salud y la enfermedad, mayores serán nuestras posibilidades de utilizar la ECP para tratar con éxito trastornos cerebrales difíciles como el TOC", concluye.