El paciente de 40 años sufrió un accidente en bicicleta que dañó su médula espinal. El dispositivo creó un “puente digital” entre los pensamientos de su cerebro y los nervios debajo de su lesión
Hace 12 años, un accidente de bicicleta dejó a Gert-Jan Oskam, con las piernas paralizadas y los brazos parcialmente inmóviles después de que su médula espinal se dañara en el cuello. Ahora, gracias a una tecnología cerebral de última generación, el hombre tetrapléjico logró ponerse de pie y caminar, gracias a un dispositivo que creó un “puente digital” entre su cerebro y los nervios debajo de su lesión.
El tratamiento fue liderado por un equipo de científicos suizos y franceses que logró un avance excepcional en cirugía neuronal, y los hallazgos se publicaron ayer en la prestigiosa revista científica Nature. Los investigadores consideraron el procedimiento como la primera conexión o interfaz hombre-máquina entrenada con inteligencia artificial.
El avance fue presentado en el Centro Hospitalario Universitario de Vaud (CHUV), en la ciudad de Lausana, Suiza, donde este primer paciente en el que se ha probado, el neerlandés de 40 años llamado Gert-Jan Oskam, caminó frente a los periodistas. “Hace cuatro años ni siquiera soñaba con algo así”, señaló emocionado el hombre al poder desplazarse.
Gert-Jan Oskam tiene 40 años y nació en Países Bajos, en 2011 sufrió una lesión de la médula espinal en un accidente de bicicleta que lo dejó paralítico en 2011 (EFE)
Oskam fue invitado en 2016 por instituciones científicas de Suiza para participar en el programa, antes experimentado con simios pero que hasta entonces no se había probado en humanos. El dispositivo, llamado interfaz cerebro-columna vertebral, se basa en los estudios previos de Grégoire Courtine, neurocientífico del Instituto Federal Suizo de Tecnología en Lausana y sus colegas.
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En 2018, demostraron que, cuando se combina con un entrenamiento intensivo, la tecnología que estimula la parte inferior de la columna con pulsos eléctricos puede ayudar a las personas con lesiones en la médula espinal a volver a caminar.
El implante le cambió la vida, dijo Oskam: “La semana pasada, necesitaba pintar algo y no había nadie para ayudarme. Así que tomé el andador y la pintura, y lo hice yo mismo mientras estaba de pie”. Él fue uno de los participantes en ese ensayo, pero después de tres años, sus mejoras se estancaron. El nuevo sistema hace uso del implante espinal que Oskam ya tiene y lo combina con dos implantes en forma de disco insertados en su cráneo para que dos rejillas de 64 electrodos descansen contra la membrana que cubre el cerebro.
Cómo funciona el dispositivo
La nueva interfaz es capaz de «registrar la actividad cerebral en la superficie del córtex», explicó el investigador Guillaume Charvet, del Comisariado de Energía Atómica, institución francesa que ha trabajado en el proyecto junto al CHUV en el estudio (EFE)
Gert-Jan fue sometido a operaciones en las que se le colocaron dos implantes: uno en la médula espinal, y otro más complejo, un interfaz o conector entre el cerebro humano y una computador que, mediante 64 electrodos, recoge estímulos cerebrales y los traduce en datos digitales tras una fase de aprendizaje tanto del humano como de la máquina, gracias a la inteligencia artificial en este segundo caso.
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Cuando Oskam piensa en caminar, los implantes de cráneo detectan actividad eléctrica en la corteza, la capa externa del cerebro. Esta señal es transmitida y decodificada de forma inalámbrica por una computadora que Oskam usa en una mochila, que luego transmite la información al generador de pulso espinal.
Tras recibir estos implantes, se le pidió al paciente en una etapa que requirió meses de entrenamiento, que se imaginara moviendo sus piernas: al hacerlo, su cerebro emitía estímulos que, mediante algoritmos, eran convertidos en datos que más tarde llegarían al implante de su médula espinal y serían convertidos en movimiento. “Fue la parte más complicada, pensar en movimiento natural tras 10 años sin intentarlo”, reconoció Oskam.
Al principio entrenó sus movimientos sobre un avatar (una versión digital y en pantalla) de sí mismo que empezó a mover con sus pensamientos, y finalmente el sistema se llevó a su propia médula espinal.
El dispositivo anterior “era más una estimulación preprogramada” que generaba movimientos de pasos robóticos, dijo Courtine —el científico que encabezó el tratamiento— y destacó que “ahora es completamente diferente, porque el paciente tiene control total sobre el parámetro de estimulación, lo que significa que puede detenerse, caminar, subir escaleras”.
El paciente caminando gracias a la ayuda del andador (gentileza: Le Centre Hospitalier Universitaire Vaudois )
Después de unas 40 sesiones de rehabilitación utilizando la interfaz cerebro-columna vertebral, Oskam recuperó la capacidad de mover voluntariamente las piernas y los pies. Ese tipo de movimiento voluntario no fue posible solo después de la estimulación espinal, y sugiere que las sesiones de entrenamiento con el nuevo dispositivo provocaron una mayor recuperación en las células nerviosas que no se cortaron por completo durante su lesión.
“La estimulación antes me controlaba a mí y ahora controlo la estimulación con mi pensamiento. Cuando decido dar un paso, la simulación se activará tan pronto como lo piense”, contó el paciente.
“En pocos minutos ya podía mover el avatar, así que decidimos probar a ver si podía levantarse, y cuando dio sus primeros pasos casi llorábamos al ver que había sido tan rápido”, recordó la neurocirujana Jocelyne Bloch, otra de las principales responsables del proyecto.
El paciente camina ahora con ayuda de un andador, y el sistema cerebro-máquina, que aún no ha podido ser miniaturizado, es todavía voluminoso, ya que el paciente necesita unos auriculares para mandar sus órdenes mediante ondas, y un dispositivo portátil apoyado en el andador para decodificarlas antes de que se emitan a la médula espinal, en cuestión de dos o tres décimas de segundo.
El paciente tetrapléjico holandés Gert-Jan Oskam junto al equipo médico que lideró en tratamiento en el Centro Hospitalario Universitario de Vaud (CHUV), en la ciudad de Lausana, Suiza (EFE)
A pesar de las mejoras que puedan implementarse en el nuevo “puente digital” entre el cerebro y los nervios lesionados, se trata de un enorme avance para la neurociencia, según los propios investigadores, por el importante vínculo que se ha logrado entre cerebro y máquina, utilizando además una tecnología tan prometedora como la de la inteligencia artificial.
”El siguiente paso es, por supuesto, difundir esta tecnología a más pacientes, y para ello necesitamos industrializarla”, señaló Bloch, profesora tanto en CHUV como en EPFL y de la Universidad de Lausana (UNIL), otro centro vinculado al proyecto.
Uno de los implantes de cráneo de Oskam fue retirado después de unos cinco meses debido a una infección. Sin embargo, Bloch, la neurocirujana del Instituto Federal Suizo de Tecnología que implantó el dispositivo, señaló que los riesgos involucrados son pequeños en comparación con los beneficios. “Siempre hay un poco de riesgo de infecciones o riesgo de hemorragia, pero son tan pequeños que vale la pena el riesgo”, dice.
El equipo de Courtine actualmente está reclutando a tres personas para ver si un dispositivo similar puede restaurar los movimientos del brazo.
El tratamiento fue liderado por un equipo de científicos suizos y franceses que logró un avance excepcional en cirugía neuronal, y los hallazgos se publicaron ayer en la prestigiosa revista científica Nature. Los investigadores consideraron el procedimiento como la primera conexión o interfaz hombre-máquina entrenada con inteligencia artificial.
El avance fue presentado en el Centro Hospitalario Universitario de Vaud (CHUV), en la ciudad de Lausana, Suiza, donde este primer paciente en el que se ha probado, el neerlandés de 40 años llamado Gert-Jan Oskam, caminó frente a los periodistas. “Hace cuatro años ni siquiera soñaba con algo así”, señaló emocionado el hombre al poder desplazarse.
Gert-Jan Oskam tiene 40 años y nació en Países Bajos, en 2011 sufrió una lesión de la médula espinal en un accidente de bicicleta que lo dejó paralítico en 2011 (EFE)
Oskam fue invitado en 2016 por instituciones científicas de Suiza para participar en el programa, antes experimentado con simios pero que hasta entonces no se había probado en humanos. El dispositivo, llamado interfaz cerebro-columna vertebral, se basa en los estudios previos de Grégoire Courtine, neurocientífico del Instituto Federal Suizo de Tecnología en Lausana y sus colegas.
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En 2018, demostraron que, cuando se combina con un entrenamiento intensivo, la tecnología que estimula la parte inferior de la columna con pulsos eléctricos puede ayudar a las personas con lesiones en la médula espinal a volver a caminar.
El implante le cambió la vida, dijo Oskam: “La semana pasada, necesitaba pintar algo y no había nadie para ayudarme. Así que tomé el andador y la pintura, y lo hice yo mismo mientras estaba de pie”. Él fue uno de los participantes en ese ensayo, pero después de tres años, sus mejoras se estancaron. El nuevo sistema hace uso del implante espinal que Oskam ya tiene y lo combina con dos implantes en forma de disco insertados en su cráneo para que dos rejillas de 64 electrodos descansen contra la membrana que cubre el cerebro.
Cómo funciona el dispositivo
La nueva interfaz es capaz de «registrar la actividad cerebral en la superficie del córtex», explicó el investigador Guillaume Charvet, del Comisariado de Energía Atómica, institución francesa que ha trabajado en el proyecto junto al CHUV en el estudio (EFE)
Gert-Jan fue sometido a operaciones en las que se le colocaron dos implantes: uno en la médula espinal, y otro más complejo, un interfaz o conector entre el cerebro humano y una computador que, mediante 64 electrodos, recoge estímulos cerebrales y los traduce en datos digitales tras una fase de aprendizaje tanto del humano como de la máquina, gracias a la inteligencia artificial en este segundo caso.
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Cuando Oskam piensa en caminar, los implantes de cráneo detectan actividad eléctrica en la corteza, la capa externa del cerebro. Esta señal es transmitida y decodificada de forma inalámbrica por una computadora que Oskam usa en una mochila, que luego transmite la información al generador de pulso espinal.
Tras recibir estos implantes, se le pidió al paciente en una etapa que requirió meses de entrenamiento, que se imaginara moviendo sus piernas: al hacerlo, su cerebro emitía estímulos que, mediante algoritmos, eran convertidos en datos que más tarde llegarían al implante de su médula espinal y serían convertidos en movimiento. “Fue la parte más complicada, pensar en movimiento natural tras 10 años sin intentarlo”, reconoció Oskam.
Al principio entrenó sus movimientos sobre un avatar (una versión digital y en pantalla) de sí mismo que empezó a mover con sus pensamientos, y finalmente el sistema se llevó a su propia médula espinal.
El dispositivo anterior “era más una estimulación preprogramada” que generaba movimientos de pasos robóticos, dijo Courtine —el científico que encabezó el tratamiento— y destacó que “ahora es completamente diferente, porque el paciente tiene control total sobre el parámetro de estimulación, lo que significa que puede detenerse, caminar, subir escaleras”.
El paciente caminando gracias a la ayuda del andador (gentileza: Le Centre Hospitalier Universitaire Vaudois )
Después de unas 40 sesiones de rehabilitación utilizando la interfaz cerebro-columna vertebral, Oskam recuperó la capacidad de mover voluntariamente las piernas y los pies. Ese tipo de movimiento voluntario no fue posible solo después de la estimulación espinal, y sugiere que las sesiones de entrenamiento con el nuevo dispositivo provocaron una mayor recuperación en las células nerviosas que no se cortaron por completo durante su lesión.
“La estimulación antes me controlaba a mí y ahora controlo la estimulación con mi pensamiento. Cuando decido dar un paso, la simulación se activará tan pronto como lo piense”, contó el paciente.
“En pocos minutos ya podía mover el avatar, así que decidimos probar a ver si podía levantarse, y cuando dio sus primeros pasos casi llorábamos al ver que había sido tan rápido”, recordó la neurocirujana Jocelyne Bloch, otra de las principales responsables del proyecto.
El paciente camina ahora con ayuda de un andador, y el sistema cerebro-máquina, que aún no ha podido ser miniaturizado, es todavía voluminoso, ya que el paciente necesita unos auriculares para mandar sus órdenes mediante ondas, y un dispositivo portátil apoyado en el andador para decodificarlas antes de que se emitan a la médula espinal, en cuestión de dos o tres décimas de segundo.
El paciente tetrapléjico holandés Gert-Jan Oskam junto al equipo médico que lideró en tratamiento en el Centro Hospitalario Universitario de Vaud (CHUV), en la ciudad de Lausana, Suiza (EFE)
A pesar de las mejoras que puedan implementarse en el nuevo “puente digital” entre el cerebro y los nervios lesionados, se trata de un enorme avance para la neurociencia, según los propios investigadores, por el importante vínculo que se ha logrado entre cerebro y máquina, utilizando además una tecnología tan prometedora como la de la inteligencia artificial.
”El siguiente paso es, por supuesto, difundir esta tecnología a más pacientes, y para ello necesitamos industrializarla”, señaló Bloch, profesora tanto en CHUV como en EPFL y de la Universidad de Lausana (UNIL), otro centro vinculado al proyecto.
Uno de los implantes de cráneo de Oskam fue retirado después de unos cinco meses debido a una infección. Sin embargo, Bloch, la neurocirujana del Instituto Federal Suizo de Tecnología que implantó el dispositivo, señaló que los riesgos involucrados son pequeños en comparación con los beneficios. “Siempre hay un poco de riesgo de infecciones o riesgo de hemorragia, pero son tan pequeños que vale la pena el riesgo”, dice.
El equipo de Courtine actualmente está reclutando a tres personas para ver si un dispositivo similar puede restaurar los movimientos del brazo.
