Una nueva técnica no invasiva permite sondear en lo más profundo del cerebro para tratar los trastornos mentales.
Investigadores de la Escuela Politécnica Federal de Lausana (EPFL), en Suiza, han probado con éxito una revolucionaria técnica novedosa para llegar a lo más profundo del cerebro humano sin necesidad del bisturí y tratar enfermedades como las adicciones, la depresión y los trastornos obsesivos convulsivos.
Los trastornos neurológicos, como las adicciones, la depresión y el trastorno obsesivo-compulsivo (TOC), afectan a millones de personas en todo el mundo. Un nuevo estudio publicado en la revista The Lancet Neurology muestra que, en 2021, más de 3.000 millones de personas en todo el mundo vivían con alguna dolencia neurológica.
En palabras del doctor Tedros Adhanom Ghebreyesus, director general de la OMS, «las afecciones neurológicas causan un gran sufrimiento a las personas y familias que las padecen, y sustraen capital humano a las comunidades y economías».
A fecha de hoy, las afecciones neurológicas son la principal causa de una deficiente calidad de salud y de discapacidad en todo el mundo. Desde 1990, se ha registrado un incremento del 18 % del volumen total de discapacidades, enfermedades y muertes prematuras causadas por afecciones neurológicas.
La epidemia de depresión
Prueba de ello es que la depresión ya tiene tintes de epidemia. La OMS estima que el 3,8 % de la población sufre un trastorno depresivo; y afecta al 4 % de los hombres y el 6 % de las mujeres. A escala mundial, aproximadamente 280 millones de personas padecen los síntomas de la depresión, y esta está detrás de los 700.000 suicidios que ocurren en el mundo cada año. No hay que olvidar que el suicidio es la cuarta causa de muerte en el grupo de jóvenes de entre 15 y 29 años.
Todos los trastornos neurológicos tienen en común que son dolencias espinosas que afectan a múltiples regiones y circuitos del encéfalo. Y, como reconocen los neurocientíficos, estamos ante trastornos muy difíciles de tratar, debido a dos factores relevantes.
Uno de ellos es la naturaleza compleja y poco conocida de las funciones cerebrales. El encéfalo humano es una estructura biológica que tiene una complejidad extrema, la estructura, según algunos expertos, más compleja del universo.
La estimulación cerebral no invasiva
La estimulación cerebral no invasiva es una nueva esperanza para tratar los males neurológicos.
Nuestra sesera alberga más de 86.000 millones de neuronas —la unidad estructural y funcional del sistema nervioso—, cada una con entre 5.000 y 15.000 conexiones, comunicadas a través de una red de millón y medio de kilómetros de cables biológicos. Es más, las neuronas trabajan codo a codo con al menos otras tantas células gliales, organizadas en una estructura capaz de aprender, recordar, escribir el Quijote, pintar la Gioconda o enviar una sonda a Neptuno.
Otro factor a tener en cuenta es la dificultad que tienen los médicos para hacer llegar terapias a estructuras cerebrales profundas sin tener que echar mano de procedimientos invasivos.
En el campo de la neurociencia, en rápida y constante evolución, la estimulación cerebral no invasiva es una nueva esperanza para comprender y tratar una miríada de afecciones neurológicas y psiquiátricas sin intervención quirúrgica ni implantes.
Los investigadores Friedhelm Hummel, catedrático de Neuroingeniería Clínica de la Facultad de Ciencias de la Vida de la EPFL, y Pierre Vassiliadis, investigador de la misma institución, son pioneros en el campo de la neurociencia mínimamente invasiva y trabajan en cómo derribar las murallas que dificultan el tratamiento de enfermedades como la adicción y la depresión con herramientas menos invasivas y más precisas.
Estimulación teledirigida de estructuras profundas de la sesera
La investigación de Hummel y Vassiliadis, basada en la estimulación eléctrica transcraneal por interferencia temporal (tTIS), se centra específicamente en regiones cerebrales profundas que son los centros de control de varias funciones cognitivas importantes y están implicadas en distintos trastornos neurológicos y psiquiátricos.
La investigación, publicada en Nature Human Behaviour, pone de relieve el enfoque interdisciplinario que integra medicina, neurociencia, computación e ingeniería para mejorar nuestra comprensión del cerebro y desarrollar terapias que pueden cambiar nuestras vidas.
«La estimulación cerebral profunda (ECP) invasiva ya se ha aplicado con éxito en los centros de control neuronal profundamente establecidos para frenar la adicción y tratar el párkinson, el TOC o la depresión —afirma Hummel—. La diferencia clave con nuestro enfoque es que este no es invasivo, lo que significa que utilizamos una estimulación eléctrica de bajo nivel en el cuero cabelludo para dirigirnos a estas regiones».
Electrodos pegados a la cabeza lanzan campos eléctricos suaves
Vassiliadis, autor principal del trabajo, describe el tTIS de forma sencilla: dos pares de electrodos adheridos al cuero cabelludo que lanzan campos eléctricos débiles dentro del cerebro.
«Hasta ahora, no podíamos dirigirnos específicamente a estas regiones con técnicas no invasivas, ya que los campos eléctricos de bajo nivel estimularían todas las regiones entre el cráneo y las zonas más profundas a las que nos dirigimos», explica Vassiliadis. Esto haría ineficaz cualquier tratamiento.
«Nuestro enfoque permite estimular selectivamente regiones cerebrales profundas que son importantes en los trastornos neuropsiquiátricos», añade Vassiliadis.
La innovadora técnica se basa en el concepto de interferencia temporal, que ha explorado inicialmente en modelos de roedores y trasladado ahora con éxito a pacientes humanos por el equipo de la EPFL.
Señales que se cruzan en la profundidad del encéfalo
En este experimento, los neurólogos ajustaron un par de electrodos a una frecuencia de 2.000 Hz, y otro par, a 2.080 Hz. Gracias a modelos computacionales detallados de la estructura cerebral, los electrodos se colocaron específicamente en el cuero cabelludo para garantizar que sus señales se crucen en la región del cerebro que se desea tratar.
Es en este momento cuando se produce la magia de la interferencia: la ligera disparidad de frecuencia de 80 Hz entre las dos corrientes se convierte en la frecuencia de estimulación efectiva dentro de la zona objetivo. La brillantez de este método reside en su selectividad; las frecuencias de base elevadas (por ejemplo, 2.000 Hz) no estimulan directamente la actividad neuronal. En efecto, dejan intacto el tejido cerebral intermedio y concentra el efecto terapéutico en la región objetivo de la intervención.
Hummel y Vassiliadis pusieron el foco en el cuerpo estriado humano, que comprende el caudado y el putamen. Se trata de una parte crucial de los ganglios basales, y tiene funciones importantes en varios aspectos del control motor y cognitivo.
Cómo interferir en el proceso de aprendizaje con 80 Hz
Por ejemplo, el cuerpo estriado juega un papel central en la modulación y coordinación de los movimientos voluntarios, así como en el aprendizaje de habilidades motoras y la formación de hábitos. También participa en el circuito de recompensa del cerebro, lo que afecta a cómo las recompensas influyen en nuestro comportamiento, y está implicado en la toma de decisiones, especialmente en situaciones que requieren la evaluación de costos y beneficios.
«Examinamos cómo el aprendizaje por refuerzo, es decir, cómo aprendemos a través de recompensas, puede verse influido por frecuencias cerebrales específicas», explica Vassiliadis. Estimulando el cuerpo estriado a 80 Hz, el equipo descubrió del EPFL que se podía alterar su funcionamiento normal, e interferir directamente en el proceso de aprendizaje.
El potencial terapéutico de este trabajo es encomiable, sobre todo para dolencias como la adicción, la apatía y la depresión, en las que los mecanismos de recompensa desempeñan un papel crucial. «En la adicción, por ejemplo, la gente tiende a exagerar las recompensas. Nuestro método podría ayudar a reducir este énfasis excesivo patológico», apunta Vassiliadis.
Mínimos efectos secundarios
Otra ventaja clave de la estimulación eléctrica transcraneal por interferencia temporal son sus mínimos efectos secundarios.
Además, el equipo está estudiando cómo distintos patrones de estimulación pueden no solo alterar sino también mejorar potencialmente las funciones cerebrales. «Este primer paso consistió en probar la hipótesis de que los 80 Hz afectan al cuerpo estriado, y lo hicimos alterando su funcionamiento —advierte Vassiliadis. Y añade—: Nuestra investigación también resulta prometedora para mejorar el comportamiento motor y aumentar la actividad del cuerpo estriado, sobre todo en adultos mayores con capacidades de aprendizaje reducidas».
Hummel ve esta tecnología como el principio de un nuevo capítulo en la estimulación cerebral, que ofrece un tratamiento personalizado con métodos menos invasivos. «Estamos ante un enfoque no invasivo que nos permite experimentar y personalizar el tratamiento de la estimulación cerebral profunda en las primeras fases», dice en una nota de prensa de la EPFL.
Otra ventaja clave de la estimulación eléctrica transcraneal por interferencia temporal son sus mínimos efectos secundarios. La mayoría de los participantes en sus estudios únicamente informaron de sensaciones leves en la piel, lo que lo convierte en un método muy tolerable y fácil de usar para el paciente.
Hummel y Vassiliadis son optimistas sobre las repercusiones de su investigación. Imaginan un futuro en el que las terapias neuromoduladoras no invasivas estén disponibles en los hospitales donde hoy brillan por su ausencia y ofrezcan un tratamiento rentable y amplio.
