Con la ayuda de la rehabilitación asistida por robot y la estimulación electroquímica de la médula espinal, ratas con lesiones clínicamente relevantes en la médula espinal recuperaron el control de sus extremidades paralizadas.
Los científicos de EPFL han observado por primera vez que el cerebro redirige los comandos motores específicos de la tarea a través de vías alternativas que se originan en el tallo cerebral y se proyectan hacia la médula espinal. La terapia desencadena el crecimiento de nuevas conexiones desde la corteza motora al tronco del encéfalo y desde el tallo cerebral a la médula espinal, reconectando así el cerebro con la médula espinal debajo de la lesión.
Los resultados se publicaron en Nature Neuroscience el 19 de marzo.
«El cerebro desarrolla nuevas conexiones anatómicas a través de las regiones del sistema nervioso que aún están intactas después de una lesión», dice el científico de EPFL Grégoire Courtine. «El cerebro esencialmente reconecta los circuitos de la corteza cerebral, el tronco del encéfalo y la médula espinal, un cableado extenso que hemos expuesto con detalles sin precedentes utilizando microscopía de cerebro espinal completa de nueva generación».
«La recuperación no es espontánea», dice la científica y autora principal de EPFL, Léonie Asboth. «Debes involucrar a los animales en una intensa terapia de rehabilitación para que se realicen las reparaciones. En nuestro caso, esta terapia implica la estimulación electroquímica de la médula espinal y la fisioterapia activa en un arnés de asistencia inteligente».
En el laboratorio de Courtine, las ratas con una contusión que causa paraplejía completa aprendieron a caminar de nuevo a través de una terapia que combina la estimulación electroquímica de la médula espinal y la rehabilitación asistida por robot. La médula espinal de la rata se estimula primero con productos farmacéuticos, luego se estimula eléctricamente por debajo de la lesión para activar los músculos de las piernas. Combinado con la terapia en un arnés inteligente que alivia el peso del cuerpo, proporcionando condiciones naturales para caminar, y después de unas pocas semanas de entrenamiento, las ratas recuperaron un amplio control sobre sus patas traseras a voluntad, incluso sin estimulación electroquímica o el arnés. En 2012, Courtine y su equipo demostraron que las ratas con lesión espinal podían subir escaleras y nadar con rehabilitación neuroprotésica.
Al comparar los cerebros de las ratas lesionadas después de la rehabilitación con los de los sanos, los científicos pudieron identificar la formación reticular, una región en el tallo cerebral, como clave en la recuperación.
Los científicos descubrieron este papel usando optogenética y quimiogenética en animales transgénicos, un conjunto de herramientas precisas que permitieron la activación e inactivación de circuitos bien definidos en el cerebro y el tronco cerebral para sondear su función. También explotaron un nuevo y poderoso microscopio de hoja de luz desarrollado por el Centro Wyss de Bioingeniería en Ginebra para visualizar los tractos neuronales.
Todo el sistema nervioso central se volvió transparente, con la excepción de los tractos neurales que expresaban una proteína fluorescente. Al pasar una hoja de luz a través del cerebro y la médula espinal no seccionados, los científicos obtuvieron imágenes tridimensionales previamente invisibles que mostraron la organización de los tractos neurales en animales sanos y cómo la terapia reorganizó estas vías sin ningún sesgo. Las neuronas lesionadas no vuelven a crecer espontáneamente, pero se produce una reorganización de la ramificación neural por encima de la lesión que conduce a nuevas conexiones.
Queda por ver si la rehabilitación neuroprotésica en las personas conduce a una nueva conexión análoga del cerebro, el tronco del encéfalo y la médula espinal. Courtine es optimista: «Anteriormente demostramos que la plasticidad, la notable capacidad del sistema nervioso para desarrollar nuevas conexiones después de la lesión de la médula espinal, es aún más sólida en humanos que en roedores. Actualmente estamos probando nuestra terapia en personas con lesión de la médula espinal en el hospital universitario de Lausana (CHUV) «.
