En pacientes con lesión de la médula espinal, un neurotransmisor implantado les devolvió la capacidad de caminar, pero las razones subyacentes fueron inesperadas.

Investigadores de la École Polytechnique Fédérale de Lausanne (EPFL) aplicaron con éxito estimulación eléctrica en la columna lumbar o inferior de nueve personas con lesión medular crónica y restauraron su capacidad para caminar.

En las lesiones graves, se interrumpe la comunicación entre el cerebro y las neuronas de la columna vertebral, «lo que disipa este sistema de comunicación exquisitamente organizado», escriben los investigadores en su estudio. Actualmente no existen terapias efectivas que puedan restaurar este canal de comunicación, aunque se ha demostrado que la estimulación eléctrica restaura alguna función neurológica en algunos casos.

«Observamos que las personas con lesiones graves de la médula espinal mejoraron después de entrenar con estimulación eléctrica», dijo Jordan Squair, autor principal del estudio e investigador de la EPFL, en un correo electrónico. “Descubrimos que algunas personas podían dar algunos pasos incluso cuando el [electrical] La estimulación estaba apagada. Esto nos motivó a entender cómo sucedió esto”.

Numerosos estudios en animales a lo largo de los años han demostrado su capacidad para curar una columna vertebral dañada, incluso una que haya sido parcialmente cortada, y restaurar la capacidad de caminar. “Estos estudios han demostrado que necesitamos estimular la parte específica de la médula espinal que controla cada músculo [used in walking] restaurando así el movimiento natural de la pierna», añadió Squair.

restauración de la capacidad de caminar

El equipo construyó un neurotransmisor que, cuando se implanta quirúrgicamente, se dirige a una parte específica de la médula espinal involucrada en caminar. Sus resultados fueron publicados recientemente en Naturaleza.

El estudio clínico inscribió a nueve participantes con diversos grados de lesión de la médula espinal: seis habían experimentado parálisis motora severa o completa, aunque conservaban cierto grado de sensibilidad en las piernas, mientras que los tres restantes tenían parálisis completa.

A los seis participantes que mantuvieron cierto nivel de sensibilidad se les implantó un dispositivo originalmente diseñado para tratar el dolor neuropático. A los participantes más nuevos se les dio un dispositivo recientemente desarrollado que se enfoca en los grupos musculares involucrados en caminar.

Los pacientes se sometieron a cinco meses de estimulación combinada con rehabilitación, que consistió en ponerse de pie, caminar y realizar varios ejercicios de cuatro a cinco veces por semana. Inicialmente, esto se hizo con la ayuda de una interfaz robótica, pero con el tiempo, la capacidad de los participantes para soportar su propio peso mejoró y finalmente todos pudieron caminar de forma independiente con la ayuda de un andador.

Para confirmar sus hallazgos, Squair y sus colegas querían determinar qué neuronas se reactivaron durante la recuperación. Para su sorpresa, hubo una reducción en la actividad neuronal en la columna lumbar, la región neuronal en personas sanas donde se orquesta el caminar, en pacientes recuperados.

“Originalmente esperábamos que los participantes mostraran un mayor nivel de actividad al caminar [again] pero encontramos lo contrario”, dijo Squair.

Algo diferente sucedió con estos participantes recuperados.

Las neuronas que ascienden

Para llegar al fondo de este misterio, el equipo recurrió a modelos animales y mapeo celular. Primero, tuvieron que crear un «atlas» de todas las células nerviosas de la columna lumbar a nivel celular para identificar exactamente qué células nerviosas son responsables de la recuperación de la capacidad para caminar.

Para hacer esto, utilizaron secuenciación de ARN y una técnica llamada transcriptómica espacial, un método para mapear tipos de células identificados por lecturas de ARNm en ubicaciones específicas del cuerpo, y un método de aprendizaje automático llamado Augur para ayudar a identificar los tipos de células que responden al caminar.

Resulta que una población previamente desconocida de neuronas llamada SCVsx2::Hoxa10 han estado activos en la recuperación de las personas. El análisis mostró que estas células neuronales poseen características anatómicas y funcionales que las colocan en una «posición única» después de una lesión para convertir la información del tronco encefálico en órdenes ejecutivas enviadas a las neuronas responsables de caminar.

Estos resultados demuestran el papel esencial de SCVsx2::Hoxa10en orquestar la recuperación de la lesión de la médula espinal y la parálisis. Sin embargo, esto es solo la punta del iceberg. “Estas neuronas son extremadamente importantes, pero [still need to] continuar realizando experimentos para que podamos entender cómo estos y otros tipos de neuronas interactúan para restaurar la marcha», dijo Squair.

«Porque nosotros [identified] las neuronas en la médula espinal que median la recuperación, esto abre nuevas vías para atacar a estas células con estrategias de reparación o regeneración biológicas», dijo. «Con nuestros enfoques de estimulación eléctrica, los próximos pasos son sin duda la implementación de estos estudios clínicos fundamentales».

Referencia: Jocelyne Bloch, Jordan W. Squair, Grégoire Courtine, et al., Las neuronas que restablecen la marcha después de la parálisis, Naturaleza (2022). DOI: 10.1038/s41586-022-05385-7

Crédito de la foto de la función: Adam Rhodes en Unsplash

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