Un dispositivo guiado mediante el empleo de un software diseñado por científicos brasileños mejora el desempeño del aparato que se aplica en el tratamiento de enfermedades degenerativas y psiquiátricas.
FUENTE:revistapesquisa.fapesp.br
AUTOR:Suzel Tunes
a estimulación magnética transcraneal (EMT) ha demostrado que es una herramienta prometedora para el estudio, el diagnóstico y el tratamiento de enfermedades neurodegenerativas y trastornos psiquiátricos tales como la depresión, la esquizofrenia, el dolor crónico, el párkinson y el acúfeno o tinnitus, los zumbidos en el oído. Se trata de una técnica no invasiva e indolora de estimulación de la corteza cerebral mediante un campo magnético creada en 1985 por el científico británico Anthony Barker y, desde entonces, ha acaparado la atención de la comunidad científica. El desarrollo de un sistema robótico de neuronavegación que se vale de un software libre, a cargo de investigadores de la Facultad de Filosofía, Ciencias y Letras de Ribeirão Preto de la Universidad de São Paulo (FFCLRP-USP), podría ayudar a consolidar esta técnica.
La referida innovación consta de un brazo robótico que reemplaza al posicionamiento manual de la bobina que emite los pulsos magnéticos hacia el cerebro. El control se realiza mediante un programa informático de neuronavegación llamado InVesalius, que utiliza imágenes obtenidas mediante resonancia magnética o tomografía computarizada para generar un modelo tridimensional del cerebro y determinar así la ubicación exacta de las áreas que serán objeto de estimulación. El software incluye una herramienta computacional adicional denominada MarLe, capaz de definir la correcta posición del casquete craneal y la bobina para asegurar la precisión de la estimulación cerebral. MarLe es un acrónimo en inglés por markerless (sin marcadores), que alude a la ausencia de marcadores en la cabeza para guiar la neuronavegación.
“El brazo robótico posiciona la bobina según las órdenes impartidas al sistema de neuronavegación por el operador y ajusta la posición automáticamente en caso de que el paciente se mueva”, explica el físico Renan Matsuda, quien desarrolló el control robótico y el MarLe durante su doctorado en el Programa de Física Aplicada a la Medicina y Biología de la FFCLRP-USP.
El estudio que condujo a la creación del sistema se llevó a cabo en el Laboratorio de Biomagnetismo de la FFCLRP bajo la dirección del físico Oswaldo Baffa Filho, docente de la institución. El trabajo fue codirigido por el físico Victor Hugo Souza, un exalumno de la USP de Ribeirão Preto que actualmente se desempeña como investigador en la Universidad Aalto, en Finlandia, institución que colaboró en las investigaciones desde el principio. También colabora en el proyecto el físico Risto Ilmoniemi, profesor emérito de la Universidad Aalto.
El proyecto contó con el apoyo del Consejo Nacional de Desarrollo Científico y Tecnológico (CNPq) de Brasil y del Centro de Investigación, Innovación y Difusión en Neuromatemática (Cepid NeuroMat), financiado por la FAPESP y coordinado por Baffa. El año pasado, Matsuda fue uno de los ganadores de la 12ª edición del Premio USP a la Tesis Destacada, en la categoría Gran Área – Innovación.
El grupo ha publicado diversos artículos científicos sobre innovación, los más recientes en las revistas Physical and Engineering Sciences in Medicine, en mayo de 2023, y Brain Stimulation, en marzo de 2024. En este último, los investigadores demostraron que la combinación del posicionamiento robótico con un nuevo sistema de EMT multicanal, que se encuentra en fase de desarrollo en la Universidad Aalto, es más eficaz aún en lo concerniente a la precisión de los tratamientos que utilizan EMT. Mientras que en el procedimiento tradicional se utiliza una única bobina para estimular el cerebro, en la EMT multicanal se emplean cinco bobinas superpuestas.
“La combinación de estas técnicas permite automatizar todo el proceso de posicionamiento del estimulador y el mapeo de las funciones cerebrales con precisión milimétrica”, subraya Souza. Según él, “aunque la estimulación magnética no implique riesgos para el paciente, si los pulsos se aplican en lugares indeseables, el estímulo puede provocar contracciones mandibulares y de otros músculos craneanos, causando cefaleas”.
Mapa cerebral
Matsuda comenzó a trabajar en el proyecto mientras cursaba la carrera de grado en física médica, entre 2011 y 2015 en la FFCLRP. Por esa época conoció a Souza y al físico André Peres, quienes estaban desarrollando bajo la dirección de Baffa un software de neuronavegación en colaboración con investigadores del Centro de Tecnología de la Información (CTI) Renato Archer, del Ministerio de Ciencia, Tecnología e Innovación (MCTI) de Brasil. “Creamos una especie de Google Maps del cerebro”, dice Matsuda.
El software InVesalius, denominado así en honor al padre de la anatomía moderna, el médico belga Andreas Vesalius (1514-1564), fue puesto a disposición en el sitio web del MCTI y en repositorios en línea. “El desarrollo del software libre para la estimulación magnética navegada fue la gran novedad de este proyecto”, dice Baffa. “Existían otros programas de computación comerciales para la neuronavegación con funciones específicas para EMT, pero el nuestro fue el primero de código abierto a nivel mundial. El año pasado fue presentado en Estados Unidos un nuevo software libre para EMT”, dice Souza. Un artículo en el que se describe el desarrollo del InVesalius salió publicado en 2018 en la revista Journal of Neuroscience Methods.
El paso siguiente, que tuvo lugar durante el doctorado de Matsuda, fue el desarrollo del control robótico y del MarLe, el sistema de rastreo espacial para la neuronavegación. El resultado, según el investigador, fue la creación de un sistema flexible, que permite integrar el software de neuronavegación a cualquier brazo robótico adquirido en el mercado. En las plataformas comerciales de EMT, el software viene asociado a un dispositivo específico. Estos sistemas, todos importados, suelen costar más de 100.000 euros, mientras que el brazo robótico por sí solo puede adquirirse por unos 30.000 euros.
Investigación, diagnóstico y tratamiento
Ya sea en centros de investigación o en servicios asistenciales, Brasil es uno de los países en donde la neuromodulación no invasiva se encuentra más extendida, dice el fisioterapeuta Abrahão Fontes Baptista, del Centro de Matemática, Computación y Cognición de la Universidad Federal del ABC (UFABC). “El equipo de la USP de Ribeirão Preto se encuentra a la vanguardia del desarrollo mundial”, añade.
No se trata de una mera opinión. En 2021, Fontes Baptista realizó un estudio cientométrico (destinado a evaluar las métricas científicas) y rastreó la producción brasileña sobre el tema en las bases de datos internacionales Scopus y Web of Science, arribando a la conclusión de que Brasil ocupa una posición destacada a nivel mundial en materia de producción científica sobre neuromodulación no invasiva, campo que abarca no solamente la estimulación magnética transcraneal, sino también otras categorías no invasivas de modulación de la actividad neuronal.
Equipo de EMT del laboratorio de la USP de Ribeirão PretoCélio Messias
Fontes Baptista informa que los profesionales fisioterapeutas se encuentran actualmente entre los que más recurren a la neuromodulación. Principalmente está indicada para el control del dolor crónico y la recuperación de ciertas condiciones neurológicas, tales como la esclerosis múltiple, casos de accidentes cerebrovasculares (ACV) y lesiones medulares. Como herramienta de diagnóstico, la EMT ha sido utilizada para evaluar la integridad funcional de las vías motoras corticoespinales, que transmiten las señales de los movimientos voluntarios del cuerpo, detectando posibles daños.
Este es el campo de investigación de la neurobióloga Claudia Domingues Vargas, de la Universidad Federal de Río de Janeiro (UFRJ) e investigadora del Cepid NeuroMat, quien realiza estudios con pacientes que han sufrido lesiones en el plexo braquial, un haz de nervios que sale de la médula espinal y se extiende hasta el hombro, el brazo y la mano. “Es una lesión habitual en los casos de accidentes conduciendo motocicletas”, explica Domignues Vargas.
La estimulación magnética transcraneal permite mapear el compromiso neuronal y realizar una evaluación residual de la zona afectada, ya que la lesión puede comprometer algunas fibras y no afectar a otras. A través del NeuroMat, la investigadora ha venido acompañando el proyecto desde sus comienzos. “Es una plataforma bastante sencilla, pero su característica más importante es su especificidad. Con InVesalius puedo saber con exactitud si estoy identificando el área de interés”.
Según el psiquiatra André Russowsky Brunoni, del Departamento de Psiquiatría de la Facultad de Medicina de la USP, los nuevos estudios sobre la depresión pueden incrementar la necesidad de contar con equipos más precisos. “Para activar el cerebro deprimido, la bobina debe posicionarse sobre la región de la corteza prefrontal. Pero han empezado a aparecer estudios de neuroimágenes funcionales que muestran lugares más específicos con miras a mejorar la respuesta al tratamiento. Es algo que aún se está investigando y, de confirmarse, habrá una gran demanda de dispositivos más precisos. Y ahí es donde encaja el trabajo del grupo de Ribeirão Preto”, analiza Russowsky Brunoni.
Con todo, el especialista no vislumbra una aplicabilidad clínica inmediata en el brazo robótico para tratar la depresión. “Es un equipo muy caro. Habría que probarlo en pacientes para confirmar si ofrece beneficios adicionales que compensen el costo del tratamiento”.
El psiquiatra lleva más de 10 años investigando cuadros tales como los de depresión, ansiedad, trastorno obsesivo compulsivo, trastorno de estrés postraumático, trastorno bipolar y esquizofrenia en el Hospital de Clínicas de la Facultad de Medicina de la USP. Por el momento, el tratamiento se limita a la depresión, la afección más estudiada. Russowsky Brunoni atiende pacientes incluidos en proyectos de investigación y por planes de cobertura de salud privados. El procedimiento todavía no ha sido incluido en el Sistema Único de Salud (el SUS, la red pública nacional), aunque la estimulación magnética transcraneal ya fue reconocida por el Consejo Federal de Medicina en 2012.
“Ya disponemos de evidencias lo suficientemente sólidas como para incluir la neuromodulación en el SUS, pero la Conitec [la Comisión Nacional para la Incorporación de Tecnologías en el SUS] sigue solicitando la presentación de un proyecto formal apuntando a este objetivo”, informa Fontes Baptista, de la UFABC, quien explica que actualmente estos servicios se prestan a la población a través de proyectos de extensión de la universidad.
Aunque la técnica no está disponible entre las prestaciones del SUS, en la red privada el procedimiento viene adquiriendo popularidad a medida que el costo de los equipos se abarata. Las sesiones cuestan entre 350 y 500 reales.
“Hoy en día, con los protocolos más modernos, puede conseguirse una buena respuesta al cabo de 15 días. La estimulación comienza a un ritmo semanal y luego va espaciándose, tan solo a los efectos de mantenimiento”, explica Russowsky Brunoni, quien viene desarrollando diversos proyectos de investigación, algunos con el apoyo de la FAPESP, con miras a volver más eficaces los tratamientos de neuroestimulación.
Actualmente cumpliendo una pasantía posdoctoral en la Universidad Aalto, Matsuda también sigue perfeccionando esta herramienta terapéutica. “Ahora estoy trabajando con electroencefalogramas [EEG]. La idea es definir en cuál área del cerebro debe aplicarse el pulso magnético utilizando no solamente imágenes de resonancia magnética, sino también señales de EEG para controlar la actividad eléctrica cerebral en el momento de la aplicación”. El empleo de imágenes de resonancia conjuntamente con señales de EEG, según sostiene, podría aportar una mayor precisión y aumentar la eficacia del procedimiento.
