Un implante cerebral detecta los estados de marcha en pacientes con Parkinson durante actividades cotidianas
Investigadores informan que un dispositivo cerebral totalmente implantado puede detectar cuándo pacientes con Parkinson están caminando durante actividades cotidianas no supervisadas. El hallazgo sienta las bases para sistemas de estimulación cerebral profunda (DBS) adaptativos que ajusten la estimulación según el estado de actividad en el mundo real.
Un implante cerebral experimental puede captar las señales de las regiones cerebrales relacionadas con el movimiento mientras pacientes con Parkinson realizan actividades diarias como caminar hasta la cocina o pasear por un parque, informaron investigadores el 13 de febrero en la revista Science Advances. Esta es la primera demostración de que un dispositivo completamente implantado puede utilizarse para detectar un estado de movimiento específico en humanos durante la actividad en el mundo real.
Investigadores de UC San Francisco reclutaron a cuatro pacientes con enfermedad de Parkinson que tenían previsto recibir implantes de estimulación cerebral profunda (deep brain stimulation, DBS). Estos implantes pueden reducir los síntomas del Parkinson al enviar pulsos eléctricos a regiones del cerebro que controlan el movimiento. Los cuatro pacientes recibieron implantes que no solo emiten pulsos eléctricos, sino que también pueden registrar la actividad cerebral.
El equipo de investigación luego siguió a los pacientes durante más de 80 horas de actividad diaria no supervisada. Durante este tiempo, los pacientes también llevaron un sensor en el tobillo que registraba su patrón de marcha, de modo que los investigadores pudieran comparar esos datos con las ondas cerebrales que se producían durante el movimiento. El sistema DBS bidireccional en investigación registró actividad neural de regiones cerebrales relacionadas con el movimiento, incluidas la corteza motora y el globo pálido.
Los resultados mostraron que la marcha podía distinguirse de los estados de no marcha basándose únicamente en las ondas cerebrales, mediante patrones que variaban entre individuos. Al analizar datos neurales y de movimiento sincronizados, recogidos durante la actividad diaria no supervisada, los investigadores identificaron patrones individualizados de actividad cerebral asociados con la marcha. Estas firmas neurales permitieron que el dispositivo implantado de estimulación cerebral profunda clasificara estados de movimiento utilizando señales generadas durante actividades naturales en el hogar.
Los investigadores identificaron biomarcadores neurales personalizados asociados con la marcha y demostraron que estas señales pueden utilizarse para la clasificación del estado de movimiento en tiempo real dentro de las limitaciones de un dispositivo implantado. Esto establece un marco para futuros sistemas DBS adaptativos que podrían ajustar la estimulación en respuesta al estado de actividad del paciente.
Con base en esta retroalimentación del implante de una persona, los médicos podrían ajustar la estimulación cerebral profunda que recibe para adaptarla a si está caminando, sentada o realizando alguna otra actividad. Por ejemplo, los implantes podrían configurarse para proporcionar una estimulación optimizada para caminar siempre que detecten que un paciente con Parkinson está en movimiento.
Los problemas de movimiento son un síntoma importante del Parkinson: pasos cortos y arrastrados, rigidez, inestabilidad, temblores y acciones involuntarias. La alteración de la marcha es uno de los síntomas más incapacitantes de la enfermedad de Parkinson. Los pacientes a menudo presentan pasos cortos y arrastrados, dificultad para iniciar el movimiento e inestabilidad al girar. Estos cambios aumentan el riesgo de caídas y pueden afectar significativamente la independencia y la calidad de vida. La terapia DBS actual administra estimulación continua, pero síntomas como la dificultad para caminar pueden fluctuar a lo largo del día y a menudo no responden a los ajustes de DBS que tratan el temblor, la lentitud o la rigidez.
El estudio se diseñó para demostrar la factibilidad más que la eficacia clínica. El tamaño de la muestra fue pequeño, y se requerirán estudios adicionales para determinar si la detección del estado de movimiento puede mejorar los resultados clínicos. El equipo de investigación está planificando ahora futuros ensayos para evaluar si los ajustes de estimulación optimizados para la marcha pueden aplicarse de forma dinámica utilizando estos biomarcadores neurales.
Al permitir el estudio de la actividad cerebral durante el comportamiento natural, este enfoque podría, en última instancia, ampliar el alcance de las interfaces cerebro-computadora y de la neuromodulación adaptativa más allá de entornos de laboratorio controlados y llevarlo a la vida cotidiana.