Nuevo campo de la medicina personalizada con estimulación cerebral
La investigación supone un gran paso adelante en la consecución de nuevas terapias para multitud de trastornos neurológicos y mentales. Crédito: Cornelia LI
Millones de pacientes que padecen trastornos neurológicos y mentales como depresión, adicción y dolor crónico son resistentes al tratamiento. De hecho, alrededor del 30% de todos los pacientes con depresión mayor no responden en absoluto a ningún medicamento o psicoterapia. En pocas palabras, muchas formas tradicionales de tratamiento para estos trastornos pueden haber llegado a su límite. ¿A dónde vamos desde aquí?
La investigación que se publicará en Nature Biomedical Engineering dirigida por Maryam Shanechi, Andrew and Erna Viterbi Early Career Chair en ingeniería eléctrica e informática en la USC Viterbi School of Engineering, allana el camino para una alternativa prometedora: la estimulación cerebral profunda personalizada. El trabajo representa un gran paso adelante en la consecución de nuevas terapias para toda una serie de trastornos neurológicos y mentales.
Hasta ahora, el reto de la estimulación cerebral profunda personalizada ha sido el propio cerebro humano. Los trastornos mentales pueden manifestarse de manera diferente en el cerebro de cada paciente. Del mismo modo, si la actividad cerebral de cada paciente y sus síntomas responderán a la estimulación, y cómo lo harán, puede ser muy diferente. Esto dificulta conocer el efecto de la estimulación en un paciente determinado o cómo cambiar la dosis de estimulación, es decir, su amplitud o frecuencia a lo largo del tiempo, para adaptarla a las necesidades del paciente.
Shanechi y su equipo han descubierto una forma de predecir qué efecto tendrá la estimulación eléctrica en la actividad cerebral de un individuo en múltiples regiones del cerebro mediante el desarrollo de nuevas formas de onda de estimulación y la creación de nuevos modelos de aprendizaje automático. Demostraron el éxito del modelo en experimentos reales de estimulación cerebral en colaboración con Bijan Pesaran, profesor de Ciencias Neurales en la Universidad de Nueva York.
Para lograr esto, diseñaron dos herramientas: una nueva onda de estimulación eléctrica para mapear la actividad cerebral ; y nuevas técnicas de aprendizaje automático que aprenden el mapa a partir de los datos cerebrales recopilados durante la estimulación. «Nuestra onda, que cambia su amplitud y frecuencia aleatoriamente en el tiempo, nos permitió ver y predecir cómo respondía el cerebro a una amplia gama de dosis de estimulación», dijo Shanechi. Al igual que una llave maestra puede abrir cualquier puerta, la onda se puede aplicar al cerebro de cualquier individuo y proporcionar un mapa personalizado de cómo responde a la estimulación. Para probar su hipótesis, los investigadores aplicaron su onda en cuatro regiones diferentes del cerebro. En cada caso, pudieron predecir el resultado de la actividad cerebral en múltiples regiones por primera vez.
Lo que esto significa es que los médicos pronto podrán personalizar una «dosis» de estimulación cerebral profunda en caso por caso y en tiempo real cambiando la amplitud y frecuencia de la estimulación. Piense en ello como la versión de estimulación cerebral de aumentar o disminuir la cantidad de miligramos en una píldora. Para las personas que padecen trastornos mentales como depresión resistente al tratamiento o ansiedad, las implicaciones son enormes.
Shanechi y su equipo habían desarrollado previamente técnicas de aprendizaje automático para decodificar síntomas de trastornos mentales como el estado de ánimo a partir de la actividad cerebral. Ahora, con su nueva capacidad para predecir mejor cómo la estimulación afecta la actividad cerebral de forma individual, buscan combinar sus hallazgos con terapias personalizadas para los trastornos mentales. «Al juntar estas dos cajas, esperamos construir interfaces cerebro-máquina de bucle cerrado que ajusten la dosis de terapia de estimulación eléctrica mediante el seguimiento de los síntomas en tiempo real en función de la actividad cerebral y prediciendo cómo un cambio en la estimulación puede cambiar la actividad y por lo tanto estos síntomas», dijo Shanechi.
Explore más
Cómo la estimulación eléctrica reorganiza el cerebro Más información: Modelado y predicción de las respuestas dinámicas de redes cerebrales a gran escala durante la estimulación eléctrica directa, Nature Biomedical Engineering (2021). DOI: 10.1038/s41551-020-00666-w , www.nature.com/articles/s41551-020-00666-w Información de la revista: Nature Biomedical Engineering
Proporcionado por la Universidad del Sur de California Cita: Nuevo reino de medicina personalizada con estimulación cerebral (2021, 1 de febrero) recuperado el 30 de agosto de 2022 de https://medicalxpress.com/news/2021-02-realm-personalized-medicine-brain. html Este documento está sujeto a derechos de autor. Aparte de cualquier trato justo con fines de estudio o investigación privados, ninguna parte puede reproducirse sin el permiso por escrito. El contenido se proporciona únicamente con fines informativos.