Qué es la neurorehabilitación y 4 proyectos punteros en Europa

Aunque el cerebro tiene una estructura básica y una forma determinada la realidad es que cada cerebro humano es único y se comporta de una forma muy distinta al de los demás. Esta diferencia es debida, principalmente, a que nuestro cerebro cambia en su interacción con el entorno, un fenómeno que se denomina plasticidad neuronal. 

Uno de los estudios más conocidos sobre esta materia, que demuestra que la plasticidad cerebral se da también en adultos, es el que fue realizado con los taxistas de Londres en el año 2.000 [Ref] donde se analizó el cerebro de un grupo de taxistas versus el cerebro de un grupo de control. Hay que tener en cuenta que los taxistas de Londres están obligados a pasar un exigente examen, The Knowledge, que consiste en aprender más de 320 rutas a través de más de 25.000 calles. Los resultados de este estudio demostraron que había diferencias significativas en el tamaño de la parte posterior del hipocampo, zona del cerebro que, entre otras cosas juega un rol importante en la memoria espacial y orientación. Así, los taxistas y sobre todo aquellos que más tiempo llevaban conduciendo presentaban un hipocampo mayor al resto de participantes.

Tal como muestran este y otros muchos estudios similares, las palabras de Santiago Ramón y Cajal “Todo ser humano, si se lo propone, puede ser escultor de su propio cerebro” son un hecho real.  Nuestro cerebro es plástico y va cambiando su estructura y su funcionamiento a lo largo de su vida. La plasticidad permite a las neuronas regenerarse tanto anatómica como funcionalmente, formando nuevas conexiones sinápticas y ayudando al sistema nervioso a reorganizarse, reestructurarse e incluso recuperarse en algunos casos de daño cerebral adquirido por un traumatismo craneoencefálico o un ictus.

Muchas otras patologías como los derrames cerebrales, la demencia, el TDAH, la depresión mayor, el envejecimiento o lesiones neurológicas producen un deterioro en el cerebro que puede llevar asociados cambios en su estructura, actividad y funcionamiento. Usualmente, esto trae consigo una pérdida o disminución de alguna función de nuestro cuerpo, como puede ser la pérdida del movimiento de un brazo o la pérdida de nuestra capacidad para mantener la atención. Sin embargo, esta extraordinaria capacidad para reorganizarse que tiene el cerebro permite establecer nuevas conexiones neuronales, que en muchos casos, pueden suponer la recuperación de las funciones perdidas mediante programas de neurorehabilitación (o neurorrehabilitación según la RAE).

¿Qué es la neurorrehabilitación y que tipos hay?

La rehabilitación son un conjunto de técnicas y métodos que sirven para recuperar una función o actividad del cuerpo que se ha visto disminuida o se ha perdido a causa de un accidente o de una enfermedad. Los más usuales son la rehabilitación motora (pérdida capacidad motora), rehabilitación cognitiva (pérdida capacidad cognitiva y funciones ejecutivas), rehabilitación neurológica, visual o emocional. La neurorrehabilitación es un proceso nos referimos exclusivamente a la rehabilitación que se aplica cuando la afección se ha producido en el sistema nervioso. La rehabilitación se lleva a cabo por un equipo de profesionales de salud incluyendo terapia ocupacional.

El objetivo de la neurorrehabilitación es explotar, de forma adecuada, la plasticidad neuronal para conseguir una recuperación frente a una lesión. El tipo de neurorrehabilitación puede ser motora, cognitiva, visual o emocional, entre otras formas, dependiendo del tipo de disminución que se está tratando recuperar.

En los últimos años, y gracias a las nuevas técnicas de neuroimagen, ha sido posible estudiar con mucho mayor detalle los programas de neurorrehabilitación, entender mejor por qué funcionan y evaluar sus resultados. Todo ello ha hecho además que sea posible impulsar nuevas terapias de rehabilitación motora, cognitiva o emocional con tecnologías emergentes como la neurotecnología o la realidad virtual.

Estos nuevas terapias y proyectos de investigación científica en torno a la neurorrehabilitación se basan en el siguiente esquema teórico:

1. Producir cambios neuroplásticos por medio de procedimientos de estimulación cerebral exógenos (provocados por medios externos) o procedimientos de estimulación endógenos (provocados por la propia persona).
2. Medir en tiempo real la respuesta cerebral para poder generar procesos de feedback (por medio de alguna modalidad sensorial) para dirigir esos cambios neuroplásticos, utilizados de forma pasiva para dar información, o activa para dirigir los cambios por aprendizaje.

Proyectos de investigación de neurorrehabilitación motora punteros en Europa

La neurorrehabilitación motora tiene como objetivo recuperar la funcionalidad y movilidad de alguna extremidad perdida o disminuida por una lesión sobre el sistema nervioso originada por un ictus, accidente cerebro-vascular o lesión medular, entre otros. Este tipo de rehabilitación motora cerebral trata de regenerar los caminos neurales deteriorados combinando sistemas de medición de la actividad neuronal (interfaces cerebro-computador), neuroprótesis, exoesqueletos y neurorrobots que movilizan los miembros y sistemas que proporcionan feedback tanto visual (e.g. realidad virtual) o somatosensorial (e.g. estimulación táctil). La idea central es movilizar los miembros afectados en el preciso momento en que la actividad cerebral registrada indica que se está intentando realizar el movimiento, manteniendo en la medida de lo posible la consistencia temporal de la información que va por las vías aferentes y eferentes para maximizar las probabilidades de conseguir una reorganización neuronal que recupere la funcionalidad.

El proyecto europeo CORBYS para neurorehabilitación motora con neurorrobots

El proyecto europeo CORBYS (2011-2015) tenía como objetivo la neurorrehablitación de miembro inferior para recuperar la movilidad en pacientes con ictus o con accidente cerebro vascular. El proyecto supuso un importante avance en conocimiento con los siguientes desarrollos:

1. Una interfaz cerebro computadora para identificar en tiempo real la intención de movimiento y la atención al movimiento por parte del paciente.
2. Un andador eléctrico unido a un exoesqueleto de miembro inferior capaz de adaptar dinámicamente el movimiento de cada extremidad.
3. Un motor de inteligencia artificial capaz de adaptar la movilización del paciente tanto a las capacidades residuales a nivel cerebral como a nivel de movimiento de sus piernas.

El principio básico que regía la tecnología consistía en realizar la movilización del tren inferior sólo cuando el paciente tenía el córtex motor activado de la forma adecuada y además se estaba detectando una adherencia total al movimiento. Además, la tecnología realizaba la movilización de forma completamente adaptativa. Actualmente una parte del prototipo final está operativa en el Univerzitetni Rehabilitacijski Institut Republike Slovenije-Soca en Eslovenia y se utiliza para práctica clínica rutinaria.

El proyecto CORBYS fué financiado por la FP7 de la Comisión Europea, liderado por la Universidad de Bremen (Alemania), y en él participaron entidades como el Imperial College (UK), Otto Bock Mobility, y Bitbrain (España).

El proyecto HYPER para neurorrehabilitación motora con neuroprótesis y neurorrobots

Hyper (2010-2014) fue un proyecto español que tenía como objetivo desarrollar neuroprótesis y neurorrobots de miembro superior e inferior para compensación y sustitución motora en pacientes con accidente cerebro vascular (ictus) y lesión medular. El proyecto actuaba con tecnología avanzada inmediatamente después de que se produjese la lesión o trauma, para tratar de maximizar las probabilidades de recuperación cuando el cerebro es más propenso a reorganizarse por mecanismos de neuroplasticidad. Hyper supuso un importante avance en conocimiento en las siguientes áreas:

1. En el diseño de interfaces cerebro computador aplicados a la actividad patológica de este tipo de pacientes.
2. En el diseño de exoesqueletos y neurorrobots para compensación y sustitución motora.
3. En la aplicación real de estas tecnologías a los pacientes midiendo los resultados con novedosos procedimientos de neuroimagen.
4. En la integración real de estas tecnologías en clínica.

Este proyecto fue financiado como proyecto Consolider por el Ministerio de Educación y Ciencia de España, que actuó como un gran catalizador colocando a grupos de investigación españoles en la vanguardia científica, y realizando transferencia de tecnología consolidando empresas spin-off españolas como Bitbrain, Techmed, etc. El proyecto Hyper fue liderado por el CSIC, y participaron entidades como la Universidad de Zaragoza, el Hospital de Parapléjicos de Toledo, o el Instituto de Bioingeniería de Cataluña entre otros.

El proyecto ROBIN para neurorrehabilitación motora

El proyecto español Robin tenía como objetivo el desarrollo de neuroprótesis inteligentes capaces de aprender a adaptarse al paciente a partir de la información obtenida de su cerebro, logrando así una mejor experiencia de uso. Dentro de este proyecto se trabajó específicamente con neuroprótesis de miembro superior en pacientes con accidente cerebro vascular (ictus) y lesión medular.

El resultado principal del proyecto fue demostrar que un robot puede realmente aprender a operar interaccionando con el cerebro del paciente. Este fue un hito extremadamente importante dado que abrió por primera vez la puerta al diseño de neuroprótesis inteligentes que aprendían a adaptarse al paciente, dejando atrás el diseño clásico de prótesis que trabajan de forma estandarizada para todos. La revista Scientific Reports de Nature se hizo eco de este hito científico.

Este proyecto fue financiado por el Ministerio de Educación y Ciencia español (CYCIT) y liderado por la Universidad de Zaragoza, sirviendo de consolidador de la spin-off Bitbrain.

Proyectos de investigación de neurorrehabilitación cognitiva punteros en Europa

Recuperar las capacidades cognitivas perdidas como la memoria de trabajo o la atención sostenida, las cuales están deterioradas por enfermedades mentales como la demencia, el TDAH, la depresión mayor o incluso el envejecimiento es el objetivo de la neurorrehabilitación cognitiva. En este contexto, actualmente se están utilizando nuevas tecnologías como la neurotecnología (interfaces cerebro-computador) para medir los cambios neuroplásticos, y procedimientos de realidad virtual para mejorar el feedback al paciente.

Elevvo, innovación para la neurorrehabilitación cognitiva

El proyecto español Elevvo ha desarrollado una nueva neurotecnología de estimulación cognitiva para abordar el deterioro de las capacidades cognitivas en pacientes que presentan diversas patologías como puede ser la depresión mayor o el trastorno por déficit de atención e hiperactividad (TDAH).

El diseño de Elevvo para la mejora cognitiva está basado en un procedimiento de neurofeedback moderno implementado con tecnología de interfaces cerebro computador. En su desarrollo se llevaron a cabo diversos estudios para confirmar su impacto, dos de ellos se realizaron en personas con patologías que cursan con deterioro cognitivo como son la depresión o el TDAH.

Así, en primer lugar se llevó a cabo un estudio controlado no aleatorizado con personas diagnosticadas de trastorno depresivo mayor. Para ello, se comparó un grupo experimental (grupo de personas a las que se les había diagnosticado depresión) que utilizó la neurotecnología contra un grupo control (no utilizó dicho procedimiento). Entre los resultados obtenidos se obtuvo, a nivel cognitivo, un incremento significativo únicamente para el grupo experimental en variables del test PASAT (atención, memoria, velocidad de procesamiento) además de una disminución del 24% en el número de errores y del 15% en el tiempo que necesitaron para realizar el test. Además, se midieron de forma consistente los cambios cerebrales que soportan estas mejoras. La prestigiosa revista Frontiers in Behavioral Neuroscience se hizo eco de este avance. Actualmente las personas ya pueden acceder a esta neurotecnología desarrollada por Bitbrain bajo la marca Elevvo Medical.

En el caso de pacientes de trastorno por déficit de atención e hiperactividad TDAH, se realizó un estudio exploratorio sin grupo control en el que se investigó los efectos de la neurotecnología de estimulación cognitiva en un grupo de niños diagnosticados con TDAH. A nivel cognitivo, los resultados obtenidos mostraron un incremento del 16% y del 10% en el número de respuestas correctas en los test de Dígitos y Secuencias de Letras-Números (WISC-IV) respectivamente, sugiriendo una mejora, principalmente, en memoria de trabajo y atención sostenida. Además, los padres de estos niños indicaron una mejora en atención e hiperactividad/impulsividad (9 puntos aproximadamente en ambas variables) medidas con el Conners’ Parent Rating Scales (CPRS-R). Además, se midieron de forma consistente los cambios cerebrales que soportan estas mejoras. La prestigiosa revista Applied Psychophysiol Biofeedback se hizo eco de este avance, y actualmente la tecnología la está comercializando Bitbrain bajo la marca Elevvo Medical.

El proyecto Elevvo fue financiado por el Ministerio de Economía y Competitividad del Gobierno de España con una ayuda INNCORPORA 2011 y en el que participaron entidades como la Universidad de Zaragoza, el Hospital Miguel Servet de Zaragoza, y el Instituto de Ciencias de la Salud de Aragón (IACS).

Los frutos de la innovación en neurorrehabilitación se están convirtiendo en un aliado para millones de personas en el mundo que padecen algún tipo de patología que afecta al sistema nervioso. Aunque muchos de estos proyectos están en fase de investigación, existen soluciones accesibles y específicas que mejoran la calidad de vida de las personas que conviven día a día con esta realidad.

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