Tendencias Científicas
Momento de la investigacion. Fuente: EPFL.
Un equipo de investigadores de la Escuela Politécnica Federal de Lausana (EPFL), en Suiza, ha conseguido que ratas con lesiones en la médula espinal y parálisis severa vuelvan a caminar y a correr.
Según publica la EPFL en un comunicado, los resultados obtenidos en esta investigación demuestran que este tipo de lesiones pueden recuperarse reactivando la inteligencia innata y la propia capacidad regenerativa de la médula.
El estudio, que comenzó hace cinco años en la Universidad de Zúrich, podría propiciar además un profundo cambio en la comprensión del sistema nervioso central
Según Grégoire Courtine, investigador principal del proyecto, aunque aún no está claro que las mismas técnicas de rehabilitación puedan funcionar en humanos, el crecimiento de los nervios observado durante el procedimiento sugiere que podrían surgir nuevos métodos para tratar la parálisis de personas.
“Tras varias semanas de neurorehabilitación con una combinación de instrumentos robóticos y estimulación eléctrico-química, nuestras ratas no sólo comenzaron a caminar voluntariamente, sino también a correr, a subir escaleras y a evitar obstáculos simulados”, afirma Courtine,
Estimulación electroquímica inicial
Ya se sabía que el cerebro y la médula espinal pueden adaptarse y recuperarse de lesiones moderadas, una capacidad conocida como neuroplasticidad. Pero, hasta ahora, la médula había mostrado una plasticidad escasa tras lesiones graves, lo que hacía imposible su recuperación en estos casos.
La investigación de Courtine demuestra que, bajo ciertas condiciones, la plasticidad y la recuperación pueden producirse tras lesiones graves, pero sólo si la columna espinal durmiente se reactiva en primer lugar.
Para conseguir esto, Courtine y sus colaboradores inyectaron una solución química de agonistas (sustancias capaces de unirse a un receptor celular y provocar una respuesta en la célula) monoamina en las ratas.
La sustancia inyectada provocó respuestas celulares por enlazamiento con una dopamina específica, la adrenalina, así como con los receptores de serotonina localizados en las neuronas espinales.
La solución química sustituyó a los neurotransmisores que libera el tronco cerebral de cualquier individuo sano y actuó excitando a las neuronas y preparándolas para coordinar movimientos corporales leves en el momento adecuado.
Diez minutos después de la inyección, los científicos estimularon eléctricamente además la médula espinal con electrodos implantados en la capa más externa del canal espinal, llamado espacio epidural.
“La estimulación epidural localizada envía señales eléctricas continuas a través de las fibras nerviosas para que las neuronas químicamente excitadas controlen el movimiento de las patas. Todo ello contribuyó al inicio del movimiento”, explica Rubia van den Brand, co-autor de la investigación.
Según publica la EPFL en un comunicado, los resultados obtenidos en esta investigación demuestran que este tipo de lesiones pueden recuperarse reactivando la inteligencia innata y la propia capacidad regenerativa de la médula.
El estudio, que comenzó hace cinco años en la Universidad de Zúrich, podría propiciar además un profundo cambio en la comprensión del sistema nervioso central
Según Grégoire Courtine, investigador principal del proyecto, aunque aún no está claro que las mismas técnicas de rehabilitación puedan funcionar en humanos, el crecimiento de los nervios observado durante el procedimiento sugiere que podrían surgir nuevos métodos para tratar la parálisis de personas.
“Tras varias semanas de neurorehabilitación con una combinación de instrumentos robóticos y estimulación eléctrico-química, nuestras ratas no sólo comenzaron a caminar voluntariamente, sino también a correr, a subir escaleras y a evitar obstáculos simulados”, afirma Courtine,
Estimulación electroquímica inicial
Ya se sabía que el cerebro y la médula espinal pueden adaptarse y recuperarse de lesiones moderadas, una capacidad conocida como neuroplasticidad. Pero, hasta ahora, la médula había mostrado una plasticidad escasa tras lesiones graves, lo que hacía imposible su recuperación en estos casos.
La investigación de Courtine demuestra que, bajo ciertas condiciones, la plasticidad y la recuperación pueden producirse tras lesiones graves, pero sólo si la columna espinal durmiente se reactiva en primer lugar.
Para conseguir esto, Courtine y sus colaboradores inyectaron una solución química de agonistas (sustancias capaces de unirse a un receptor celular y provocar una respuesta en la célula) monoamina en las ratas.
La sustancia inyectada provocó respuestas celulares por enlazamiento con una dopamina específica, la adrenalina, así como con los receptores de serotonina localizados en las neuronas espinales.
La solución química sustituyó a los neurotransmisores que libera el tronco cerebral de cualquier individuo sano y actuó excitando a las neuronas y preparándolas para coordinar movimientos corporales leves en el momento adecuado.
Diez minutos después de la inyección, los científicos estimularon eléctricamente además la médula espinal con electrodos implantados en la capa más externa del canal espinal, llamado espacio epidural.
“La estimulación epidural localizada envía señales eléctricas continuas a través de las fibras nerviosas para que las neuronas químicamente excitadas controlen el movimiento de las patas. Todo ello contribuyó al inicio del movimiento”, explica Rubia van den Brand, co-autor de la investigación.
También cuestión de inteligencia y voluntad
En 2009, Courtine ya informó que había conseguido restablecer el movimiento, en este caso involuntario, de ratas con lesiones medulares. El científico descubrió entonces que la columna espinal estimulada (en este caso, aislada del cerebro) de ratas paralizadas podía modular el movimiento de sus patas, lo que permitió a animales previamente paralizados caminar dentro de una rueda hueca.
Estos experimentos revelaron que la actividad de dicha rueda era lo que provocaba respuesta sensorial que activaba el movimiento: la inteligencia innata de la columna espinal entraba ante este estímulo en acción, y el hecho de andar ocurría sin ninguna señal procedente del cerebro de las ratas.
Este hecho sorprendió a los científicos y los llevó a pensar que se necesitaría solo una señal muy leve del cerebro para que los animales iniciaran el movimiento por su propia voluntad.
Para probar esta hipótesis, Courtine sustituyó la rueda hueca por un dispositivo que sujeta verticalmente a las ratas, un arnés mecánico que no facilita el movimiento hacia adelante sino que solo entra en acción cuando el animal pierde el equilibrio, lo que da a las ratas la impresión de tener una columna espinal sana y funcional.
Este arnés animó a los animales estudiados a avanzar por sí mismos hacia una recompensa de chocolate, situada en el otro extremo de la plataforma en que se encontraban.
El entrenamiento basado en la fuerza de la voluntad de las ratas se tradujo en un incremento cuádruple de las fibras nerviosas a través del cerebro y la médula espinal, un crecimiento “que prueba el tremendo potencial de la neuroplasticidad, incluso tras lesiones graves del sistema nervioso central”, afirma Janine Heutschi, otra de las autoras de la investigación.
En 2009, Courtine ya informó que había conseguido restablecer el movimiento, en este caso involuntario, de ratas con lesiones medulares. El científico descubrió entonces que la columna espinal estimulada (en este caso, aislada del cerebro) de ratas paralizadas podía modular el movimiento de sus patas, lo que permitió a animales previamente paralizados caminar dentro de una rueda hueca.
Estos experimentos revelaron que la actividad de dicha rueda era lo que provocaba respuesta sensorial que activaba el movimiento: la inteligencia innata de la columna espinal entraba ante este estímulo en acción, y el hecho de andar ocurría sin ninguna señal procedente del cerebro de las ratas.
Este hecho sorprendió a los científicos y los llevó a pensar que se necesitaría solo una señal muy leve del cerebro para que los animales iniciaran el movimiento por su propia voluntad.
Para probar esta hipótesis, Courtine sustituyó la rueda hueca por un dispositivo que sujeta verticalmente a las ratas, un arnés mecánico que no facilita el movimiento hacia adelante sino que solo entra en acción cuando el animal pierde el equilibrio, lo que da a las ratas la impresión de tener una columna espinal sana y funcional.
Este arnés animó a los animales estudiados a avanzar por sí mismos hacia una recompensa de chocolate, situada en el otro extremo de la plataforma en que se encontraban.
El entrenamiento basado en la fuerza de la voluntad de las ratas se tradujo en un incremento cuádruple de las fibras nerviosas a través del cerebro y la médula espinal, un crecimiento “que prueba el tremendo potencial de la neuroplasticidad, incluso tras lesiones graves del sistema nervioso central”, afirma Janine Heutschi, otra de las autoras de la investigación.
Posibles rehabilitaciones en humanos
Courtine llama a esta regeneración medular “nueva ontogenia”, porque la ontogenia es un tipo de duplicación celular que se da durante la fase de crecimiento infantil.
Los investigadores descubrieron que las fibras formadas nuevamente bordeaban la lesión espinal original, permitiendo que las señales del cerebro alcanzasen la médula espinal reactivada electroquímicamente.
Estas señales fueron lo suficientemente fuertes como para que se produjera el movimiento, y que las ratas comenzaran a andar a voluntad hacia la recompensa, soportando su propio peso sobre sus patas traseras.
“Esta es la Copa del mundo de la neurorrehabilitación”, asegura Courtine. “Nuestras ratas se han convertido en auténticos atletas cuando solo unas semanas antes estaban completamente paralizadas. Estoy hablando de un 100% de recuperación del movimiento voluntario”, añade.
Esta reacción radical de la médula espinal de las ratas al tratamiento hace pensar que personas con lesiones en la médula espinal lleguen a tener alguna opción de recuperación. Courtine se muestra optimista en este sentido.
Otros especialistas son algo más cautos. Por ejemplo, Manuel Nieto Sampedro, jefe del Grupo de Plasticidad Neural del Hospital de Parapléjicos de Toledo (España), ha señalado al respecto en SINC que: "el resultado de este trabajo es maravilloso", pero aún debe ser reproducible por otros equipos de investigación.
La segunda fase de las pruebas del proyecto de Courtine y sus colaboradores empezará dentro de uno o dos años, y se llevará a cabo en el Centro hospitalario de lesiones medulares de la Universidad de Balgrist, en Zúrich (Suiza).
Entretanto, los investigadores de la EPFL están coordinando el proyecto europeo NeuWalk, cuyo objetivo es diseñar un sistema neuroprotésico espinal operativo completo, similar al utilizado con las ratas, para implantarlo en humanos.
Los resultados obtenidos hasta ahora por Courtine y su equipo han aparecido detallados en la revista Science.
Courtine llama a esta regeneración medular “nueva ontogenia”, porque la ontogenia es un tipo de duplicación celular que se da durante la fase de crecimiento infantil.
Los investigadores descubrieron que las fibras formadas nuevamente bordeaban la lesión espinal original, permitiendo que las señales del cerebro alcanzasen la médula espinal reactivada electroquímicamente.
Estas señales fueron lo suficientemente fuertes como para que se produjera el movimiento, y que las ratas comenzaran a andar a voluntad hacia la recompensa, soportando su propio peso sobre sus patas traseras.
“Esta es la Copa del mundo de la neurorrehabilitación”, asegura Courtine. “Nuestras ratas se han convertido en auténticos atletas cuando solo unas semanas antes estaban completamente paralizadas. Estoy hablando de un 100% de recuperación del movimiento voluntario”, añade.
Esta reacción radical de la médula espinal de las ratas al tratamiento hace pensar que personas con lesiones en la médula espinal lleguen a tener alguna opción de recuperación. Courtine se muestra optimista en este sentido.
Otros especialistas son algo más cautos. Por ejemplo, Manuel Nieto Sampedro, jefe del Grupo de Plasticidad Neural del Hospital de Parapléjicos de Toledo (España), ha señalado al respecto en SINC que: "el resultado de este trabajo es maravilloso", pero aún debe ser reproducible por otros equipos de investigación.
La segunda fase de las pruebas del proyecto de Courtine y sus colaboradores empezará dentro de uno o dos años, y se llevará a cabo en el Centro hospitalario de lesiones medulares de la Universidad de Balgrist, en Zúrich (Suiza).
Entretanto, los investigadores de la EPFL están coordinando el proyecto europeo NeuWalk, cuyo objetivo es diseñar un sistema neuroprotésico espinal operativo completo, similar al utilizado con las ratas, para implantarlo en humanos.
Los resultados obtenidos hasta ahora por Courtine y su equipo han aparecido detallados en la revista Science.
Referencia bibliográfica:
Van den Brand R.; Heutschi J.; Barraud Q.; DiGiovanna J.; Bartholdi K.; Huerlimann M.; Friedli L.; Vollenweider I.; Moraud E.M.M.; Duis S.; Dominici N.; Micera S.; Musienko P.; Courtine G. “Restoring Voluntary Control of Locomotion after Paralyzing Spinal Cord Injury” Science 336. Mayo de 2012. DOI: 10.1126/science.1217416
Van den Brand R.; Heutschi J.; Barraud Q.; DiGiovanna J.; Bartholdi K.; Huerlimann M.; Friedli L.; Vollenweider I.; Moraud E.M.M.; Duis S.; Dominici N.; Micera S.; Musienko P.; Courtine G. “Restoring Voluntary Control of Locomotion after Paralyzing Spinal Cord Injury” Science 336. Mayo de 2012. DOI: 10.1126/science.1217416
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