El cerebro puede controlarse con ultrasonidos

En 2017, el ingeniero biomédico Jan Kubanek presentó en la reunión anual de la Society for Neuroscience de Estados Unidos el resultado de un experimento sorprendente: había conseguido influir en las decisiones de unos monos de laboratorio emitiendo ultrasonidos sobre zonas específicas de sus cerebros.

Utilizando la técnica para estimular los campos oculares frontales (FEF) en la corteza frontal de dos monos macacos, Kubanek y sus colegas demostraron que podían conseguir que los animales miraran siempre en una dirección inducida.

Los FEF son responsables de los movimientos oculares sacádicos relacionados con la percepción visual y la consciencia. Los movimientos sacádicos regulan la fijación de la vista en algún objeto.

La concentración de ultrasonidos en esa crítica región cerebral impedía a los monos tomar decisiones propias: siempre miraban en la dirección inducida por el científico que controlaba las emisiones de ultrasonidos.

La aplicación médica de esta posible terapia quedó planteada entonces: según Kubanek, podría ser una herramienta poderosa para tratar circuitos neuronales dañados. Y también segura: el examen de los cortes cerebrales de estas regiones no mostró signos de daño después de los ultrasonidos.

Terapia comprobada

Tres años después, en un artículo publicado en la revista Science Advances, Kubanek y su equipo señalan que han obtenido, también en monos, un segundo resultado crucial para eventuales tratamientos médicos.

En esta ocasión, el experimento se basó en una prueba que se utiliza con frecuencia para evaluar la función visual del cerebro en personas que han padecido un accidente cerebrovascular.

Usando de nuevo ultrasonidos dirigidos a zonas concretas del cerebro, consiguió que los monos no solo miraran en la dirección pretendida, sino que también renunciaran al mecanismo cerebral de recompensa, un recurso primario de supervivencia.

El cambio de mirada permite al ultrasonido llegar a regiones más profundas del cerebro, lo que actualmente es imposible con la mayoría de las tecnologías de estimulación cerebral no invasivas.

“El ultrasonido puede producir efectos fuertes, hasta el punto de influir en el comportamiento. Y los cambios en el comportamiento es lo que en última instancia nos importa. Por ejemplo, podemos corregir la mala toma de decisiones o al menos reducir el temblor de una persona en la mano”, explica Kubanek en un comunicado de la Universidad de Utah.

Controlar el comportamiento

El ultrasonido se confirma así como un sistema efectivo para controlar el comportamiento y tratar trastornos mentales como la depresión y la ansiedad, e incluso trastornos neurológicos como el dolor crónico o la epilepsia, según los investigadores.

El ultrasonido cambia la forma en que se activan las neuronas: la vibración mecánica en la membrana celular facilita o inhibe la transmisión de los impulsos nerviosos, por lo que puede incidir en el aprendizaje, la memoria y los comportamientos humanos.

La nueva tecnología introduce además nuevos patrones de aprendizaje, pensamiento, memoria y toma de decisiones: todo ello sin dolor ni molestias, y sin cirugía, según los investigadores.

"De esta manera, puede cambiar la actividad de las neuronas y también la conectividad entre las neuronas estimuladas y sus vecinas, lo que tiene el potencial de devolver los circuitos neuronales defectuosos a su estado normal", añade Kubanek.

Aplicaciones

Los pacientes que no responden a medicamentos son tratados en la actualidad con otros métodos de neuromodulación que son invasivos o carecen de una buena orientación.

Kubanek precisa que las ondas ultrasónicas no tienen esos inconvenientes: pueden tratar a un paciente hasta identificar el objetivo que muestra la mejoría más precisa en los síntomas de la persona.

Los investigadores usaron estímulos cortos, como máximo de 40 segundos, pero incluso esos estímulos cortos pueden volver a reconectar los circuitos neuronales afectados durante horas.

Kubanek cree que los estímulos más largos, de duraciones cercanas a los 40 minutos, podrían producir resultados que podrían durar semanas.

Su equipo ha construido un prototipo para realizar estos tratamientos en personas y planea comenzar los primeros ensayos clínicos en pacientes con depresión mayor en un plazo de tres años.

Referencia

Remote, brain region–specific control of choice behavior with ultrasonic waves. Jan Kubanek et al. Science Advances  20 May 2020: Vol. 6, no. 21, eaaz4193. DOI: 10.1126/sciadv.aaz4193