Una técnica activa el cerebro sin abrir la cabeza

Para controlar los temblores del párkinson, hasta ahora había que abrir la cabeza. Mediante una técnica conocida como estimulación cerebral profunda (ECP), se coloca una serie de electrodos en la zona del cerebro a estimular y con descargas de baja frecuencia se restaura, en mayor o menor grado, el funcionamiento normal de las neuronas. Ahora, un grupo de investigadores de Estados Unidos logró hacer lo mismo pero sin tener que abrir el cráneo.

La activación (o desactivación) cerebral lograda mediante la ECP se empezó a usar a finales del siglo pasado para tratar los casos más graves de la enfermedad de Parkinson. Aunque aún no está claro por qué hace lo que hace, la selectividad de esta técnica a la hora de estimular o inactivar unas neuronas y no otras hizo que su uso se extienda a otros trastornos neuronales, como el síndrome de Tourette o casos de anorexia o dolor crónico. También se está investigando el uso de este marcapasos cerebral para tratar la depresión profunda, el autismo, la esquizofrenia o el alzhéimer.

"La estimulación cerebral profunda tradicional exige abrir el cráneo e implantar electrodos, lo que puede tener sus complicaciones", dice el investigador del Media Lab del Instituto Tecnológico de Massachusetts, Ed Boyden. A este profesor en algo tan nuevo como la ingeniería biológica le dieron el premio Fronteras del Conocimiento en 2015 por crear la optogenética. Ahora desarrolló, junto con colegas del MIT y de la Universidad de Harvard, una nueva técnica de estimulación cerebral profunda que, a diferencia de la ECP convencional, no necesita seccionar el cuero cabelludo, levantar una parte del cráneo y abrirse paso entre la materia gris para colocar los electrodos. Basta con ponerlos en el exterior, sobre la cabeza.

Los autores de la investigación, cuyos resultados publica la revista especializada Cell, se basaron un fenómeno eléctrico para llegar hasta una región interna del cerebro con ondas emitidas desde el exterior. Los distintos tipos de neuronas se excitan a diferentes frecuencias, pero siempre bajas, en el rango de unas pocas decenas de hercios. Sin embargo, en el experimento, los electrodos colocados a ambos lados del cerebro emitían las señales eléctricas en una frecuencia de 2000 hercios (kHz), exactamente un electrodo a 2 kHz y el otro a 2,01 kHz.

Al encontrarse, ambos campos eléctricos se solapan entre sí, generando otro campo con una longitud de onda de esos 10 Hz sobrantes, justo los que necesitan las neuronas para responder al estímulo. Jugando con la corriente, y sin mover los electrodos, pudieron seleccionar la región del cerebro sobre la que actuar sin afectar áreas por las que la señal de alta frecuencia pasa sin que las neuronas se inmuten.

En los experimentos iniciales con ratones, los científicos pudieron activar neuronas del hipocampo sin hacer lo mismo con las del córtex superior. También lograron interferir en las zonas de la corteza motora que controlan los movimientos de las patas, las orejas y hasta los bigotes de los roedores.

Innovaciones

Buscando actividad en las neuronas y respuestas en la conducta

"Se puede seleccionar un objetivo de forma precisa para obtener la activación neuronal y respuestas en la conducta", cuenta Li-Huei Tsai, director del Instituto Picower de Aprendizaje y Memoria del MIT, donde se realizaron las pruebas. "El párkinson y otros trastornos parecen tener su origen en una determinada zona del cerebro, y si podés seleccionarla, tenés el potencial de revertirlos", añade.