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Microelectrodos intracorticales en el cerebro permiten percibir formas y letras a una paciente invidente

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Universidad Miguel Hernández · 21 octubre 2021 09:00

Investigadores españoles de la Universidad Miguel Hernández demuestran la viabilidad de este procedimiento, que ha permitido producir percepciones visuales con una resolución mucho más alta que la conseguida hasta la fecha.


  • Paciente invidente participante en el experimento de la UMH.

Un estudio de la Universidad Miguel Hernández (UMH) de Elche muestra que la implantación de un nuevo implante cerebral basado en microelectrodos intracorticales es capaz de inducir la percepción de formas y letras en una persona ciega.

Este microdispositivo ha demostrado ser seguro 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 Eduardo Fernández Jover, ha publicado los resultados del experimento en el 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 microelectrodos en el cerebro de una persona completamente ciega durante más de 16 años", declara Fernández Jover. La persona voluntaria, una mujer de 57 años, ha sido capaz de percibir letras e identificar la silueta de algunos objetos.

Esta es la primera vez que se realiza un implante cerebral de este tipo en una persona ciega y, tal como explica Fernández Jover, 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.

No obstante, el investigador 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 persona voluntaria tenía que intentar reconocer letras, la posición de los estímulos y la forma de distintos objetos. Estos se repitieron varias veces para observar el aprendizaje de la corteza visual de la persona y observar posibles cambios.

El dispositivo implantado se trata de una pequeña matriz tridimensional de 100 microelectrodos 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. Una de las conclusiones del estudio es que no afecta a la función de la corteza cerebral ni a la de las neuronas que quedan próximas al implante.

El investigador explica que los resultados de este nuevo estudio demuestran que la implantación y explantación de este tipo de microdispositivos puede realizarse de forma segura en humanos y que la estimulación eléctrica de estos electrodos, que penetran dentro de la corteza cerebral, es capaz de inducir de forma segura 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 microelectrodos.

"Gracias a ello, la persona implantada ha sido capaz de reconocer diversos patrones complejos de estimulación y percibir con precisión formas y letras", explica Fernández Jover. 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 Comecocos o un juego basado en la popular serie de televisión Los Simpson.

En el contexto de esta investigación, el investigador 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 invidentes 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: J Clin Invest. 2021;e151331. doi:10.1172/JCI151331

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