Saltar al contenido
ᐅ HielosMendez – Información digital que te dejara helado 🧊🥶

Control cerebral adaptativo en tiempo real: combinación de un BCI con DBS para tratar el Parkinson

Términos de Uso.

Hemos estado siguiendo los avances en estimulación cerebral profunda (DBS) bastante de cerca aquí en ET. Justo la otra semana, explicamos las motivaciones detrás de los tratamientos para la enfermedad de Parkinson con electrodos DBS colocados en el núcleo subtalámico e insinuamos un par de formas en que podrían mejorarse. Quizás el mayor avance en los sistemas DBS desde que se desarrollaron por primera vez lo acaba de informar un grupo de investigadores que trabajan en el Grupo de Trastornos del Movimiento de la Universidad de Oxford. Al registrar la actividad con lo que es esencialmente una interfaz cerebro-computadora (BCI), los investigadores pudieron cerrar el ciclo de estimulación con retroalimentación directa del núcleo subtalámico. La capacidad de incorporar datos significativos del cerebro del usuario del implante en el control momento a momento de la estimulación coloca al sistema DBS de talla única en la vía rápida hacia la obsolescencia y marca el comienzo de la nueva era de implantes personalizados.

Una vez activados, la mayoría de los sistemas DBS generan pulsos continuos, normalmente a una frecuencia superior a 100 Hz. La estimulación permanente fatiga no solo las baterías, sino más importante aún, el cerebro mismo. Los síntomas de la enfermedad de Parkinson fluctúan continuamente y cualquier forma de control inteligente debe ser rápida para ser eficaz. Investigaciones anteriores han demostrado que la producción de picos de las neuronas motoras en la corteza de un mono podría usarse como retroalimentación para proporcionar mejores resultados que la estimulación continua. Sin embargo, la implementación directa de estos resultados en humanos requiere un poco más de precaución: la implantación exploratoria contundente de múltiples áreas del cerebro tiene un precio. El grupo de Oxford, dirigido por Peter Brown, se dio cuenta de que los propios electrodos de estimulación se pueden utilizar para registrar los potenciales de campo locales. Estas señales no son firmas de celdas individuales, sino que se pueden considerar como informes resumidos más difusos de grupos de celdas más grandes.

Monkey DBS

Para utilizar estos potenciales promediados de control, se necesitan algunos criterios para emitir un juicio sobre su conveniencia. Los estudios en pacientes de Parkinson han demostrado consistentemente que la actividad del núcleo subtalámico en la banda de frecuencia beta (3-30Hz) se correlaciona con el deterioro motor. El grupo de Brown pudo construir un sistema de control que pudo filtrar y capturar la actividad en esta banda, y luego usarla para controlar la corriente de estimulación. El dispositivo se probó en ocho pacientes y proporcionó mejoras significativas en las condiciones de estimulación continua y aleatoria.

Esta demostración de prueba de principio proporciona una tentadora visión de lo que está por venir. Por ahora, el hardware de control es un sistema externo voluminoso, aunque se está trabajando para miniaturizar su huella para que quepa dentro del cráneo. Una vez que eso sucede, tenemos lo esencial de dos tipos de dispositivos estrechamente relacionados que también están en desarrollo en varios laboratorios. Uno es un dispositivo para vigilar actividades indeseables, como por ejemplo, convulsiones. De hecho un estudio importante en esta área acaba de aparecer en la revista Neurosurgery. El otro uso más intrigante es para lo que comúnmente se conoce como «implante de memoria».

Electrodo DBS

Electrodos DBS, llegando al cerebro de un humano

Realmente no hay evidencia sustancial y convincente todavía de que implantes de memoria son prácticos. El principal problema es que no sabemos interpretar la poca actividad cerebral que podemos registrar. Lo que sospecho que encontraremos en el futuro es que, en lugar de intentar construir implantes de memoria desde cero que accedan a áreas de alto nivel del cerebro (como el hipocampo), evolucionarán directamente a partir de los algoritmos de aprendizaje integrados y el almacenamiento. , que están integrados en implantes de control motor como los que se describen aquí.

El ritmo de avance de este tipo de implantes dependerá en gran medida del ritmo al que se abran. La interoperabilidad entre componentes es esencial, además de mantener al usuario informado para proporcionar información directa a los diseñadores de dispositivos. Medtronic, el fabricante líder de implantes, dio un gran impulso en esta área cuando finalmente cedió a la abrumadora demanda de los usuarios para acceder a los datos críticos generados por sus implantes. La ironía de que los usuarios obtengan mejores comentarios de un Fitbit económico que de su implante de $ 30,000 no pasó desapercibido para el defensor vocal, usuario y donante de TED Talk, Hugo Campos. Otros se apresuraron a saltar sobre el CEO de Medtronic, Omar Ischrak, cuando tuiteó cuánto disfrutaba del acceso a sus datos de Runtastic, pero al mismo tiempo negar comentarios a los usuarios de sus propios productos.

Abrir los datos del implante a los usuarios es bastante inofensivo, aunque darles un control desenfrenado sobre parámetros críticos ciertamente tiene sus riesgos. La comunidad en general ya se ha dado cuenta de lo que la comunidad médica ha tardado en aceptar: los beneficios de proporcionar a los usuarios control sobre sus implantes superan con creces estos riesgos, y ese hecho ya no puede ignorarse. Cada vez más, interactuamos con nuestro entorno externo a través de nuestros dispositivos electrónicos personales, ese mismo poder y facilidad de interacción, ya que nuestro espacio interior será buscado, exigido y otorgado.

Ahora lea: Una red de comunicación intracorporal ultrasónica para implantes biónicos

Papel: DOI: 10.1002 / ana.23951 – «Estimulación cerebral profunda adaptativa en la enfermedad de Parkinson avanzada» [Free PDF]