Un equipo de la Universidad Miguel Hernández de Elche ha utilizado electrodos directamente en la corteza visual de una persona invidente. La estimulación que produce el microdispositivo desarrollado por los científicos genera percepciones visuales con una resolución mucho más alta de lo que se había conseguido hasta la fecha.
Un nuevo implante cerebral basado en microelectrodos intracorticales es capaz de inducir la percepción de formas y letras en una persona ciega. Un estudio de la Universidad Miguel Hernández de Elche (UMH) demuestra que la implantación en el cerebro humano de este micro dispositivo se puede realizar de forma segura y que la estimulación directa de la corteza cerebral produce percepciones visuales con una resolución mucho más alta de lo que se había conseguido hasta la fecha.
El grupo de Neuroingeniería Biomédica de la UMH, dirigido por el catedrático de Biología Celular Eduardo Fernández Jover, ha publicado los resultados del experimento en la revista Journal of Clinical Investigation.
En diciembre de 2020, este mismo equipo consiguió realizar con éxito y por primera vez un experimento parecido, al estimular la corteza visual de primates.
En aquel caso, se utilizó un implante de más de mil electrodos que permitió a los animales percibir formas, movimiento y letras. Sin embargo, los animales no eran ciegos.
“Este trabajo va un poco más allá. Hemos implantado [los micro electrodos] en el cerebro de una persona completamente ciega durante más de 16 años”, declara Fernández, que es miembro del Centro de Investigación Biomédica en Red para la Bioingeniería, Biomateriales y Nanomedicina.
Esta es la primera vez que se realiza un implante cerebral de este tipo en una persona ciega y los resultados son muy alentadores para el desarrollo de una neuroprótesis visual que pueda ayudar a personas ciegas o con baja visión residual a mejorar su movilidad, e incluso de una forma más ambiciosa a percibir el entorno que las rodea y orientarse en él, señala el catedrático.
No obstante, Fernández añade que, aunque los resultados de este y otros trabajos son muy prometedores, todavía hay muchos problemas por resolver y, por lo tanto, es muy importante avanzar poco a poco y no crear falsas expectativas, ya que, de momento, se trata solo de una investigación en curso.
Durante seis meses, los investigadores realizaron distintos experimentos en los que la mujer voluntaria tenía que intentar reconocer letras, la posición de los estímulos, la forma de distintos objetos. Estos se repitieron varias veces para observar el aprendizaje de la corteza visual de la participante y observar posibles cambios.
El dispositivo implantado se trata de una pequeña matriz tridimensional de 100 micro electrodos para comunicarse con las células cerebrales de forma bidireccional: permite tanto el registro de señales eléctricas como la estimulación del cerebro. Se trata de un dispositivo muy pequeño, de tan solo 4 milímetros de lado, con electrodos de 1,5 milímetros de longitud.
La voluntaria del estudio, durante uno de los ejercicios. / UMH
Una de las conclusiones del estudio es que éste no afecta a la función de la corteza cerebral ni a la de las neuronas que quedan próximas al implante.
El investigador de la UMH explica que los resultados de este nuevo estudio demuestran que la implantación y explantación de este tipo de micro dispositivos puede realizarse con seguridad en humanos y que la estimulación eléctrica de estos electrodos, que penetran dentro de la corteza cerebral, es capaz de inducir de forma fiable y estable percepciones visuales con una resolución mucho más alta de lo que se había conseguido hasta la fecha.
Además, añade Fernández Jover, “la cantidad de corriente eléctrica necesaria para inducir percepciones visuales con este tipo de microelectrodos es mucho menor que la que se necesita con electrodos situados en la superficie del cerebro, lo que se traduce en una mayor seguridad”.
El sistema completo de estimulación incluye una retina artificial que emula el funcionamiento del sistema de visión humana, situada dentro de unas gafas convencionales.
La retina artificial capta el campo visual situado enfrente de la persona y lo transforma en trenes de impulsos eléctricos optimizados para estimular las neuronas de la corteza visual a través de estos pequeños micro electrodos. “Gracias a ello, la persona implantada ha sido capaz de reconocer diversos patrones complejos de estimulación y percibir con precisión formas y letras”, explica el profesor de la UMH.
Además, se produce un proceso de aprendizaje con el tiempo, de manera que con el entrenamiento adecuado cada vez es más fácil reconocer distintos patrones.
Para ayudarla en el proceso de aprendizaje, los investigadores crearon varios videojuegos, como una variación del clásico Pac-Man (“Comecocos”) o un juego basado en la popular serie de televisión Los Simpson.
En el contexto de esta investigación, el profesor Fernández Jover apunta que el desarrollo de neuroprótesis visuales cerebrales es una necesidad para el futuro, ya que para muchas personas ciegas no existen tratamientos o dispositivos de ayuda útiles.
Por ejemplo, los pacientes con enfermedades degenerativas de la retina muy avanzada o las personas con glaucoma severo o con patologías que afecten a los nervios ópticos, no pueden beneficiarse de las modernas prótesis de retina que se están desarrollando en algunos centros.
En estos casos es necesario enviar información del entorno directamente a la parte del cerebro que procesa visión, y los resultados de este estudio, aunque preliminares, indican que esto puede ser posible y que incluso después de muchos años de ceguera completa, el cerebro humano sigue siendo capaz de procesar información visual.
Actualmente, el equipo investigador está reclutando nuevos voluntarios con ceguera ciegos para participar en estos experimentos. En próximos estudios, esperan utilizar un sistema codificador de imágenes más sofisticado, capaz de estimular más electrodos simultáneamente para reproducir imágenes visuales más complejas.
Referencia:
Fernández et al. "Visual percepts evoked with an Intracortical 96-channel microelectrode array inserted in human occipital cortex" The Journal of Clinical Investigation, 2021
Esta actuación, que proporciona un innovador visualizador de imágenes, forma parte de las labores de asesoramiento experto científico-técnico en la gestión de la emergencia y la recuperación de las zonas afectadas por la DANA que presta el CSIC.
Las herramientas de código abierto están transformando el manejo de la esta enfermedad metabólica, a través de páncreas artificiales que permiten un control automatizado y personalizado de la glucosa. Este avance no solo mejora la calidad de vida de las personas con diabetes, sino que también abre el camino hacia tecnologías de salud accesibles y colaborativas.
