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En una de las imágenes que se difundieron de Gert-Jan Oskam, el holandés de 40 años que volvió a caminar luego de quedar tetrapléjico por un accidente en 2011, lo acompañaba una mujer trigueña de 32 años que miraba con atención una computadora mientras el hombre lograba lo impensable.
Ella parecía monitorear los pasos de este hombre: como si fuese ciencia ficción, Gert-Jan se convertía en el primer tetrapléjico del mundo en volver a caminar después de una lesión medular que lo había dejado en silla de ruedas. Por este resultado, tanto él como ella y su equipo, habían trabajado durante varios años.
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La mujer es la colombiana Andrea Gálvez, ingeniera Biomédica de la Universidad de los Andes, magíster en Neurociencias de la Universidad de Ginebra y doctora en Ingeniería Eléctrica de la Escuela Politécnica Federal de Lausana. Fue en este último lugar donde comenzó su trabajo con Ger-Jan Oskam, quien se acercó a esta institución en 2014 al escuchar de una técnica científica con estimulación eléctrica en la médula espinal en la que estaban trabajando para recuperar el movimiento en las piernas de pacientes con lesión medular.
El hombre ya había recuperado el movimiento de sus brazos en otro estudio y ahora quería recuperar el movimiento total de su cuerpo, lo que significaba volver a caminar tras el accidente. El estudio parecía un experimento prometedor, pues había tenido éxito en ratas y luego, en 2016, también lo fue en monos.
Este consistía en implantar un dispositivo en su médula espinal, que se insertó en 2017. La tecnología emitía pulsos eléctricos que se sincronizaban con movimientos torpes voluntarios del paciente.
Sin embargo, tras años de estudios, es con el nuevo trabajo que se publicó en la revista Nature este año, que se logró que el hombre diera por fin sus primeros pasos. Esto gracias a la tecnología del “puente digital”, un concepto en el que trabajó varios años la neuroingeniera Andrea Gálvez, como parte de su tesis de doctorado en Suiza.
Ella se encargó de toda la parte tecnológica del estudio y se ideó este “puente digital” entre la médula espinal y el cerebro, al combinar el dispositivo del primer estudio ya implantado en la médula de Gert-Jan Oskam, con otros dos dispositivos más que se implantarían en la parte motora del cerebro (uno en cada hemisferio). Lo que quería probar era si dos implantes cerebrales podían leer los pensamientos del hombre y por lo tanto, la intención de movimiento, y así enviar sin ningún cable, estímulos eléctricos a la médula. Esto fue un éxito.
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Andrea Gálvez junto a su equipo, se convirtieron en pioneros de esta tecnología y EL COLOMBIANO logró conversar con ella sobre su trabajo, tras su paso por Antioquia gracias a la invitación y participación en la Escuela de Verano de la Universidad Pontificia Bolivariana, donde compartió más sobre el éxito de la investigación, la tecnología en la que continúa trabajando y lo que viene para el futuro en el campo de la Neuroingeniería.
El término es ya reconocido pero quizás cueste comprenderlo a los que no están familiarizados con el tema, ¿en qué consiste el puente digital?
“Es una fusión de dos tecnologías. La primera tecnología estimula la médula espinal a través de unos electrodos que se implantan por debajo de la lesión de la médula espinal y la otra tecnología, son unos dispositivos que se implantan en el cerebro. Lo que hacemos es, a través de un algoritmo, leer las señales cerebrales, convertirlas en estímulos eléctricos que son liberados en la médula espinal y que reactivan circuitos nerviosos que han estado paralizados por la lesión. Es decir, reconectamos la intención de movimiento porque cada vez que pensamos en mover nuestro cuerpo, los algoritmos identifican la intención y son capaces de reconectar las piernas solo con la intención de moverlas”.
¿El pensamiento le ordena al cuerpo caminar?
“El cerebro tiene una organización topográfica que representa las diferentes partes del cuerpo en la corteza motriz, así que en esa zona, tenemos la representación de nuestras piernas. Si nosotros pensamos en nuestras piernas, una parte del cerebro se activa y logramos leer esas señales de activación cuando tenemos una intención de movimiento. Esa intención se traslada y envía impulsos eléctricos a la médula espinal”.
Ustedes trabajan con estimulación biomimética, ¿qué es?
“Muchos centros de investigación han trabajado en la estrategia de estimulación eléctrica a nivel medular. La mayoría en animales. Pocos centros lo habían tratado con pacientes como ensayo clínico. Veíamos que los resultados a nivel tónico de pararse era positivo, pero no lo era en movilidad. Nuestra estrategia lo que busca es entender cómo nuestro cuerpo naturalmente se activa para así asemejar esa activación con la estimulación eléctrica. La estrategia biomimética lo que quiere decir es que tratamos de hacer la mímica de cómo nuestro cuerpo se activa normalmente a través de esta técnica eléctrica”.
¿Cómo fue su trabajo con Gert-Jan Oskam? Muy mediático…
“Hizo parte de mi proyecto de doctorado. Hice la preparación del ensayo clínico que tomó más de cuatro años y mi rol fue primero preparar el ensayo a nivel regulatorio, de protocolo y luego, trabajé en la tecnología. Con él, yo era la persona encargada de pensar en los dispositivos tecnológicos y la encargada de las terapias diarias. Pero siempre estaba acompañada de una asistente técnica y de una fisioterapeuta. Entre las tres, trabajamos más de 250 horas con Gert-Jan en esta terapia de neurorehabilitación”.
Ya han pasado varios meses desde que vimos a Gert-Jan en video caminar por primera vez luego de su accidente, ¿cómo está él ahora?
“Después de cumplir esta primera fase del ensayo clínico, vuelve a su casa. Hemos adaptado la tecnología para que él lo realice de manera autónoma y nosotros lo acompañamos desde la distancia en Suiza. En este momento, hace terapia de rehabilitación por cuenta propia dos veces a la semana. Hoy en día la tecnología la estamos integrando más a su vida cotidiana, por ejemplo en su casa, en su trabajo, en las actividades que le gusta hacer. Hace poco se compró una casa y la pinta, a veces construye. Todo esto le da seguridad y movilidad”.
La autonomía es clave en su investigación, ¿él puede decidir sobre sus implantes?
“Exactamente. Eso es lo más importante de la tecnología. No solamente puede encender y apagar el sistema sino que puede modular esa estimulación. Quiere decir que puede recibir poca o mucha descarga eléctrica, que le permite un movimiento más pequeño o exagerado y esto le permite adaptarse a las necesidades que requiera y al ambiente”.
¿Tienen más pacientes con el “puente digital”?
“Con este puente digital solo tenemos un paciente. Sin embargo, describimos el ensayo clínico para tres pacientes que no hemos incluido. También, hemos utilizado este mismo concepto en un ensayo clínico aparte que es para la recuperación de miembros superiores y estamos hoy en día trabajando en ese ensayo clínico”.
¿Es coincidencia que todos sus pacientes sean hombres?
“A nivel estadístico, del 80 al 90 % de los pacientes con lesión medular son hombres. Aunque en los últimos años esto ha cambiado, hay que entender que es un ensayo pequeño, esto hace que sea más probable a nivel estadístico que sean pacientes hombres”.
¿Los niños con parálisis podrían beneficiarse de esto?
“Hemos tenido una gran motivación, pero es un tema un poco más complejo debido al crecimiento. Intervenir a un niño en un proceso de crecimiento es muy difícil porque la médula espinal crece también a lo largo del desarrollo del niño. Quiere decir que la posición donde vamos a implantar será diferente cuando termine de crecer. Sin embargo, con el desarrollo de tecnologías que estamos evaluando, estos electrodos podrían ser más flexibles, más largos. El trabajo con niños se podría pensar en el futuro y podría tener un efecto muy lindo. Nosotros tenemos pacientes crónicos con lesiones antiguas y siempre nos preguntamos qué efecto podríamos tener si intervenimos mucho más temprano del accidente o hasta personas más jóvenes en la niñez. Es un proyecto que lo tenemos resonante”.
¿Influye el tiempo de intervención después del accidente?
“A veces, la complejidad de la lesión es tan grave que trae una sintomatología mucho más compleja a parte de la motora. Entonces, cuando realmente hay un accidente debemos ver todo el escenario de un paciente de estos, es un evento crítico donde el equipo médico lo primero que va a hacer es estabilizar el paciente. También existe la recuperación natural donde nosotros no podemos intervenir de forma temprana. Entonces, el siguiente grupo de pacientes que tenemos con esta intervención, son pacientes que ya han tenido por lo menos 12 meses de recuperación. En nuestro siguiente ensayo clínico va a hacer más temprana la intervención pero debemos evaluar si realmente vale la pena intervenir tan temprano después de un accidente de estas magnitudes”.
¿Las personas que nacen sin poder caminar tienen esperanza?
“En las parálisis hay que ver dónde está la lesión. Nosotros intervenimos a nivel medular. Me preguntan por las parálisis cerebrales, pero la patología no viene a nivel medular, entonces no tenemos ese acceso a la tecnología. Sin embargo, hay variedad de aplicaciones que están tratando de entender, estudiar y ver si podemos tener un efecto en diferentes tipos de patologías”.
¿Como cuáles patologías?
“Hemos utilizado esta tecnología para lesiones mucho más severas, donde ya la movilidad no es un problema sino que tratamos problemas cardiovasculares. Utilizamos esta tecnología, la implantamos a nivel torácico para la capacidad cardiopulmonar. Tenemos un ensayo y los pacientes han reportado un buen efecto y han mejorado su calidad de vida. También, tenemos una fijación en la enfermedad de Párkinson, estimulamos, tratamos algunos de los síntomas, solamente motrices. Tenemos dos ensayos clínicos en Párkinson pero estamos enfocados en la movilidad”.
¿Aparecieron cuestiones éticas por trabajar con animales?
“Este es uno de los trabajos que muestra esa necesidad de usar animales. No podemos desarrollar tecnología y arriesgar un paciente solamente haciendo estudios de simulación. Esto es una invitación para hablar de modelo animal, lo que se necesita es un comité de ética estricto y hablar de políticas para que todas las investigaciones que hacemos en animales tengan protolocos y seguimientos”.
En cuánto tiempo se podría comercializar un tratamiento como el “puente digital”?
“Normalmente, el desarrollo de la tecnología tiene por lo menos mínimo dos años de desarrollo a nivel clínico. Nosotros llevamos desarrollando la tecnología hace diez años pero empezamos en roedores, la parte preclínica y el primer ensayo clínico. Para realmente para tener un producto existen dos fases que nos hacen falta: probar esta tecnología en mayor número de pacientes y validar la tecnología multicéntrica. Una vez pasen estas tres etapas, tenemos que ir, indagar a los diferentes entes éticos que controlan los estudios para su validación. Estamos un paso más cerca y esperamos que en los próximos 4 a 10 años podamos estar afuera con el producto”.
¿Cuánto tiempo podría tardar una persona en volver a caminar?
“Puedo hablar desde la experiencia de este único paciente que tuvimos. Son seis meses de terapia con nosotros de neurorehabilitación y otros seis meses después de la terapia. Sin embargo, nosotros tenemos un acompañamiento, un seguimiento por años, hoy en día los pacientes implantados después de los 38 meses seguimos monitoreándolos y tenemos evaluaciones cada año”.
¿Cuál ha sido el papel de la inteligencia artificial?
“El efecto más grande que quise mostrar era cómo hace pocos años, desde el 2018, nos tomaba cuatro semanas, hasta seis semanas, lo que llamamos el mapeo funcional para encontrar esa configuración de los electrodos que nos ayudaban a que el paciente volviera a caminar. Hoy en día, con el desarrollo de algoritmos de inteligencia artificial, podemos tener la estimulación en cuestión de minutos. Ese rol que ha tenido la inteligencia artificial en lo que es nuestra terapia, ha tenido un gran impacto y a nivel de codificación también. Las tecnologías que desarrollamos, para interpretar esas señales cerebrales y transmitirlas a estímulos de comandos de estimulación, son a través de algoritmos de clasificación. También, trabajamos en proyectos más complejos, donde creemos que la interpretación de señales se puede hacer de manera automatizada. Es decir, que yo no tenga que estar ahí sino que sea reemplazada por un algoritmo que pueda indagar y correlacionar esas señales en el cerebro y con el movimiento”.
En Colombia, ¿cómo llegaría este tipo de terapias?
“Existen dos entidades de regulación en sistemas de dispositivos médicos más grandes. Uno es la FDA (Administración de Alimentos y Medicamentos de Estados Unidos), la compañía aliada está en ese camino de la aprobación y la segunda es en Europa lo que se llama el certificado E Mark que permite tener un producto. Los dos están encaminados y necesitamos esas aprobaciones para tener un producto. Después, cuando podamos validar la terapia, la idea es poder demostrar el efecto tan grande y mostrar monetariamente el efecto que podría tener esta terapia para que sea atractivo para un sistema de salud”.
¿Qué opina de los implantes cerebrales de Neuralink, la empresa de Elon Musk?
“Estamos a la expectativa. Para nosotros el desarrollo de tecnología es maravilloso. A veces me preguntan si somos una competencia y no, estamos a la expectativa. Sin embargo, creo que tenemos un enfoque diferente, el nuestro es más funcional a nivel de terapia. Tampoco hemos visto resultados porque Musk no ha empezado los ensayos clínicos, pero estamos curiosos y yo sí espero que los avances que puedan hacer, los podamos trasladar a más terapias”.
¿Por qué decidió estudiar Ingeniería Biomédica?
“Empecé a estudiar Medicina en 2010 en la Universidad de los Andes, pero luego la institución abrió Ingeniería Biomédica y me llamó mucho la atención la fusión de la tecnología y la medicina y así fue que empecé a estudiar esta profesión”.
¿Se imaginó que llegaría tan lejos?
“Siempre he sido una mujer muy curiosa y apasionada. Tuve la suerte de contar con grandes mentores en la universidad que me ayudaron a encontrar mi gran pasión. Mi objetivo siempre ha sido trabajar siguiendo un propósito más que un éxito”.
¿Cuál es su mayor motivación en este trabajo?
“La preparación del puente digital demoró más de cuatro años en construirse. Ya veníamos trabajando con Gert-Jan varios años, una persona holandesa, muy fría, pero la primera vez que dio un paso nadie estaba preparado para esto y en ese momento me mira y me dice ‘hace 11 años no sentía y no reconectaba mis piernas’. Aquel momento fue un mar de lágrimas. Todos lloramos en la sala. Esa es mi mayor motivación”.
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