El temblor esencial es el trastorno del movimiento más común en el mundo y afecta a aproximadamente 7 millones de personas solo en los EE. UU. El sello distintivo de esta enfermedad es un temblor involuntario y rítmico durante el movimiento intencional, lo que complica las tareas cotidianas como escribir, comer y beber.o durmiendo, sin embargo, la mayoría de los pacientes tienen pocos o ningún síntoma.
La enfermedad se puede tratar con un procedimiento quirúrgico llamado Estimulación cerebral profunda, o DBS, por sus siglas en inglés, donde un neurocirujano implanta un electrodo en el cerebro; este cable se conecta debajo de la piel a una batería en el pecho, que proporciona estimulación eléctrica quecalma los síntomas. Sin embargo, en el uso actual, estos dispositivos implantados están constantemente "encendidos", suministrando estimulación incluso cuando un paciente no lo necesita, lo que desperdicia una valiosa vida útil de la batería.
Por primera vez, los investigadores de la Universidad de Washington han combinado electrodos en la parte superior del cerebro para detectar el movimiento en las partes del cuerpo que experimentan temblor esencial, junto con un electrodo cerebral profundo, para administrar la estimulación solo cuando es necesario., desarrollado por ingenieros eléctricos, investigadores y especialistas en ética de UW Medicine en el Centro de Ingeniería Neurosensorial Sensorial CSNE en UW, se describe en un documento que se publicará en un próximo número de Transacciones IEEE en Sistemas Neurales e Ingeniería de Rehabilitación .
Es un paso importante hacia el desarrollo de estimuladores cerebrales profundos de circuito cerrado totalmente implantados para tratar trastornos como el temblor esencial y la enfermedad de Parkinson, dispositivos que algún día podrían ser controlados por los propios pensamientos o movimientos del paciente.
"En última instancia, nos gustaría dar a los individuos esa capacidad y elección", dijo la coautora Margaret Thompson, candidata a doctorado en ingeniería eléctrica de la UW y miembro del equipo CSNE. "Un efecto secundario de la estimulación cerebral profunda puede ser la dificultad para hablar,por ejemplo. Entonces, si está a punto de tomar un vaso de agua, puede aumentar la estimulación para que no le tiemble la mano. Si está contestando el teléfono, tal vez quiera bajarlo parasu discurso no se ve afectado "
La administración de estimulación cerebral profunda también puede extender la vida útil de la batería de estos dispositivos implantados, que actualmente duran solo de tres a cinco años. La prolongación de la vida útil de la batería es importante porque reemplazar la batería requiere cirugía, lo que conlleva riesgos para el paciente, como una infección.
"Estamos ahorrando aproximadamente la mitad de la energía de la batería, en base a nuestros temas hasta ahora, que fue una de nuestras principales motivaciones", dijo el autor principal y profesor de ingeniería eléctrica de la Universidad de Washington Howard Chizeck. "Pero aún más interesantes son algunas indicaciones tempranaseso sugiere que nuestro sistema de circuito cerrado da como resultado un mejor rendimiento del paciente, con menos temblor, mejor control de sus manos y menos efectos secundarios ".
El proyecto se originó en una asociación entre el CSNE y el fabricante de dispositivos médicos Medtronic para probar nuevas formas de activar el sistema de estimulación cerebral profunda Activa PC + S de Medtronic con pacientes con temblor esencial. Este sistema no solo proporciona estimulación eléctrica como los sistemas DBS tradicionales, sino tambiéntiene la capacidad de detectar y responder a las señales eléctricas generadas por el propio cerebro. El equipo de la Universidad de Washington recibió una exención de dispositivo de investigación de la Administración de Drogas y Alimentos de los Estados Unidos para estas pruebas.
Para tratar el temblor esencial, un cirujano generalmente implanta un electrodo en el tálamo del cerebro de un paciente. Está conectado por el cuello a otro dispositivo implantado ubicado debajo de la clavícula que contiene una batería y los dispositivos electrónicos que controlan el sistema.El sistema loop ", en uso clínico hoy en día, ofrece estimulación cerebral profunda constante a niveles establecidos por un médico.
En tres pacientes que recibieron el sistema de estimulación cerebral profunda Medtronic Activa PC + S, los cirujanos de UW Medicine también implantaron una pequeña tira de electrodos en la parte superior de la corteza motora del cerebro, la parte del cerebro que controla el movimiento. La tira de electrodos puede sersolía detectar cuando una mano u otra extremidad afectada por el temblor esencial se está moviendo. En una innovación clave, el equipo desarrolló algoritmos de aprendizaje automático para "decodificar" las señales neuronales provenientes del cerebro y correlacionarlas con los síntomas esenciales del temblor que justifican el tratamiento por estimulación.
Los biomarcadores y algoritmos neuronales utilizados para decodificarlos difieren según la enfermedad. Si bien se ha documentado un enfoque de tratamiento similar para la enfermedad de Parkinson, esta es la primera vez que se utilizan señales neuronales para tratar selectivamente el temblor esencial.
"Esto es emocionante tanto para tratar a esos pacientes con temblor esencial como para usos futuros", dice el Dr. Jeffrey Ojemann, líder del equipo CSNE y neurocirujano del Instituto de Neurociencias de Medicina de la Universidad de Washington. Esta es la primera vez que una persona puedecontrole su dispositivo implantado mediante el uso voluntario de señales cerebrales. Ahora podemos ver un camino directo a todo tipo de usos en derrames cerebrales, parálisis u otras afecciones neurológicas que pueden tratarse en el futuro utilizando este enfoque general ".
La mayoría de los pacientes con temblor esencial tienen síntomas solo durante el movimiento intencional, por ejemplo, cuando mueven el brazo para comer, beber o escribir. El sistema de circuito cerrado UW CSNE detecta ese movimiento y solo proporciona estimulación para calmar los síntomas del temblor cuando es necesario.
"DBS resulta en algunos de mis pacientes más agradecidos", dijo el miembro del equipo y coautor Dr. Andrew Ko, un neurocirujano del Instituto de Neurociencias de Medicina de la Universidad de Washington que implantó los dispositivos. "Solían llamar a esta enfermedad 'temblor esencial benigno, "pero no es tan benigno. Los pacientes no salen a comer porque derraman comida y bebida. Dejan de tener amigos porque no pueden servir una taza de café. No pueden firmar cheques. Necesitanayuda para vestirse. DBS regular funciona muy bien para devolverles la vida a las personas. En lo que estamos trabajando es en tomar un tratamiento realmente bueno y hacerlo aún mejor ".
Para evaluar qué tan bien funcionaban los sistemas, el equipo de investigación pidió a los pacientes que realizaran tareas motoras simples, como dibujar una forma espiral con un bolígrafo, escribir oraciones o tratar de mantener las manos firmes, en tres condiciones: con susMedtronic implantó un estimulador cerebral profundo desactivado, con el sistema que proporcionaba estimulación constante y con el nuevo sistema que solo proporcionaba estimulación según fuera necesario.
Sin estimulación, los pacientes experimentaron temblor durante las tareas. La efectividad del nuevo sistema del equipo CSNE para calmar los síntomas del temblor fue comparable al sistema de circuito abierto, pero con un mayor ahorro de energía.
En los experimentos descritos en el documento, las tareas computacionales se realizaron en una computadora portátil externa al lado del paciente. Los siguientes pasos incluyen transferir esa potencia computacional al dispositivo implantado en la pared torácica del paciente, creando así un sistema completamente implantado, cerradoestimulador cerebral profundo de circuito cerrado. El equipo recibió la aprobación de la FDA para avanzar al siguiente paso en las pruebas del mundo real, que es enviar a los pacientes a casa con sus estimuladores en modo de circuito cerrado.
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Materiales proporcionado por Universidad de Washington . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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