Las lesiones de la columna pueden llegar a causar una gran discapacidad o, incluso, parálisis. Esto afecta en gran medida tanto a la salud física como a la salud mental de los pacientes, por lo que se vuelve fundamental el encontrar terapias y herramientas que permitan revertir esta situación.
En este contexto, un equipo de ingenieros, cirujanos y neurocientíficos de la Universidad de Cambridge ha desarrollado un dispositivo electrónico de pequeño tamaño y flexible que podría representar un nuevo enfoque para el tratamiento de lesiones de columna.
En la actualidad, la gran mayoría de los enfoques para tratar estas lesiones implican perforar la médula espinal con electrodos y colocar implantes en el cerebro, lo que se traduce en cirugías de alto riesgo. Gracias a los dispositivos desarrollados por Cambridge, se podrían lograr tratamientos para lesiones de la columna sin necesidad de cirugía cerebral. Esto sería mucho más seguro para los pacientes.
George Malliaras: "La médula espinal es como una autopista que transporta información en forma de impulsos nerviosos hacia y desde el cerebro"
Aunque aún faltan varios años para conseguir dichos tratamientos, los investigadores afirman que los dispositivos podrían ser útiles a corto plazo para monitorear la actividad de la médula espinal durante la cirugía. Una mejor comprensión de la médula espinal, que es difícil de estudiar, podría conducir a mejores tratamientos para muchas afecciones, entre las que se incluyen el dolor crónico, la inflamación y la hipertensión.
"La médula espinal es como una autopista que transporta información en forma de impulsos nerviosos hacia y desde el cerebro", afirmó el profesor George Malliaras del Departamento de Ingeniería, quien codirigió la investigación. "El daño a la médula espinal provoca que el tráfico se interrumpa, lo que resulta en una discapacidad profunda, incluida la pérdida irreversible de funciones sensoriales y motoras".
Por su parte, el Dr. Damiano Barone, del Departamento de Neurociencias Clínicas y codirector de la investigación, explica que “si alguien tiene una lesión en la columna, su cerebro está bien, pero es la conexión la que se ha interrumpido. Como cirujano, uno quiere ir donde está el problema, por lo que agregar la cirugía cerebral a la cirugía de columna solo aumenta el riesgo para el paciente. Podemos recopilar toda la información que necesitamos de la médula espinal de una manera mucho menos invasiva, por lo que sería un enfoque mucho más seguro para tratar las lesiones de la columna”.
Monitorear las señales que van hacia y desde la médula espinal puede ayudar en el desarrollo de tratamientos, pero la mayoría de las tecnologías de monitoreo o estimulación de la médula espinal interactúan únicamente con las neuronas motoras a lo largo de la parte posterior o dorsal de la médula espinal. “Estos enfoques sólo pueden alcanzar entre el 20 y el 30 por ciento de la columna, por lo que se obtiene una imagen incompleta", continúa el doctor Barone.
"Ha sido casi imposible estudiar toda la médula espinal directamente en un ser humano, porque es muy delicada y compleja", añade Barone. “El seguimiento durante la cirugía nos ayudará a comprender mejor la médula espinal sin dañarla, lo que a su vez nos ayudará a desarrollar mejores terapias para afecciones como el dolor crónico, la hipertensión o la inflamación. Este enfoque muestra un enorme potencial para ayudar a los pacientes”.
Los investigadores se inspiraron en la microelectrónica para desarrollar una forma de obtener información de toda la columna vertebral, envolviendo implantes finos y de alta resolución en torno a la circunferencia de la médula espinal. Se trata de la primera vez que es posible realizar un registro seguro de 360 grados de la médula, pues los enfoques anteriores para el monitoreo utilizan electrodos que perforan la columna, lo que puede causar lesiones graves.
Los dispositivos biocompatibles desarrollados por Cambridge se fabrican mediante fotolitografía avanzada y técnicas de posición de películas delgadas. Además, requieren una energía mínima para funcionar. Estas herramientas interceptan señales que viajan por los axones o fibras nerviosas de la médula, lo que permite registrarlas. Dada la delgadez de los dispositivos, se pueden registrar las señales sin causar daño alguno a los nervios, pues no penetran en la propia médula espinal.
Dr. Damiano Barone: “El seguimiento durante la cirugía nos ayudará a comprender mejor la médula espinal sin dañarla, lo que a su vez nos ayudará a desarrollar mejores terapias"
"Fue un proceso difícil, porque nunca antes habíamos fabricado implantes espinales de esta manera y no estaba claro si podíamos colocarlos de manera segura y exitosa alrededor de la columna", dijo Malliaras. "Pero gracias a los recientes avances tanto en ingeniería como en neurocirugía, los planetas se han alineado y hemos logrado grandes avances en esta importante área".
Los dispositivos fueron implantados mediante una adaptación al procedimiento quirúrgico de rutina, con el objetivo de que pudieran deslizarse debajo de la médula espinal sin dañarla. En pruebas en ratones, los investigadores emplearon con éxito los dispositivos para estimular el movimiento de las extremidades. Durante los ensayos, mostraron una latencia muy baja, es decir, su tiempo de reacción fue cercano al movimiento reflejo humano. A su vez, otras pruebas en modelos de cadáveres humanos demostraron que los dispositivos pueden colocarse con éxito en humanos.