Investigadores desarrollan un sistema de estimulación cerebral con IA para tratar trastornos mentales
En un estudio piloto en personas, científicos de la Facultad de Medicina de la Universidad de Minnesota y del Hospital General de Massachusetts demostraron que es posible mejorar determinadas funciones del cerebro humano relacionadas con el autocontrol y la flexibilidad mental, combinando inteligencia artificial con estimulación eléctrica cerebral dirigida.
El doctor en Medicina, profesor asociado del Departamento de Psiquiatría y miembro del Grupo Médico de Estudio de la Drogadicción de la Facultad de Medicina, Alik Widge, es el autor principal del estudio publicado en Nature Biomedical Engineering. Los resultados proceden de un estudio en personas realizado en el Hospital General de Massachusetts, en Boston, con 12 pacientes con epilepsia sometidos a cirugía cerebral. Se les practicó un procedimiento en el que se colocan cientos de diminutos electrodos por todo el cerebro para registrar su actividad y determinar el origen de las convulsiones.
«El déficit de control cognitivo, es decir, la capacidad de dejar de lado la respuesta dominante por defecto en favor de una elección más adaptativa, es frecuente en la depresión, la ansiedad, la adicción y otros trastornos mentales. Aquí aportamos pruebas de que, en pacientes sometidos a monitorización de la epilepsia intracraneal, la estimulación directa con retroalimentación de la cápsula interna o del cuerpo estriado, especialmente de sus regiones dorsales, mejora el control cognitivo durante una tarea de conflicto. <…> El refuerzo del control cognitivo con retroalimentación puede corregir los déficits cognitivos subyacentes y ayudar en el tratamiento de trastornos mentales graves», se indica en el estudio.
En este estudio, Widge colaboró con Sydney Cash, doctora en Medicina y experta en investigación de la epilepsia del Hospital General de Massachusetts, y con Darin Dougherty, doctor en Medicina y experto en estimulación cerebral clínica. Juntos identificaron una zona del cerebro, la cápsula interna, cuya estimulación con una pequeña cantidad de energía eléctrica mejoraba las funciones mentales de los pacientes. Esta parte del cerebro es responsable del control cognitivo, es decir, del proceso de cambiar de una forma de pensar o de comportarse a otra, que se altera en la mayoría de los trastornos mentales.
«Un ejemplo sería una persona con depresión que simplemente no puede librarse de un pensamiento negativo que se le ha quedado «atascado». Como este mecanismo desempeña un papel clave en la enfermedad mental, encontrar la forma de mejorarlo podría convertirse en una nueva y poderosa vía de tratamiento de estas enfermedades»
El equipo desarrolló algoritmos especiales que, tras la estimulación, permiten seguir la capacidad de control cognitivo de los pacientes tanto por sus acciones como directamente por su actividad cerebral. El método de control aumentaba la estimulación siempre que los pacientes empeoraban en las pruebas de control cognitivo realizadas en laboratorio.
«Este sistema puede leer la actividad cerebral, «decodificarla» cuando el paciente tiene dificultades y aplicar un pequeño impulso de estimulación eléctrica al cerebro para ayudarle a superar esa dificultad. A menudo utilizo la analogía de la bicicleta eléctrica. Cuando alguien pedalea pero le cuesta avanzar, la bicicleta lo detecta y le da más potencia. Hemos creado un análogo de esto para las funciones mentales humanas»
El estudio demuestra por primera vez que:
- una función mental concreta de las personas, relacionada con un trastorno mental, puede mejorarse de forma fiable mediante una estimulación eléctrica con una orientación muy precisa
- en la estructura de la cápsula interna del cerebro hay ciertas partes especialmente eficaces para mejorar las funciones cognitivas
- el algoritmo con retroalimentación, utilizado como controlador, fue el doble de eficaz que la estimulación en momentos aleatorios
Algunos pacientes, además de la epilepsia, sufrían una fuerte ansiedad. Tras recibir la estimulación cognitiva, informaron de que su ansiedad había disminuido, ya que tenían la posibilidad de desconectarse del estrés y concentrarse en lo que querían. Según Widge, esto sugiere que el método podría utilizarse para tratar a pacientes con ansiedad grave y resistente a los medicamentos, depresión u otros trastornos.
«Podría tratarse de un enfoque completamente nuevo para tratar los trastornos mentales. En lugar de intentar suprimir los síntomas, podríamos dar a los pacientes una herramienta que les permita controlar su propia conciencia. Podríamos devolverles el papel de «conductor» y darles la sensación de una nueva libertad de voluntad»
El equipo de investigadores se está preparando actualmente para los ensayos clínicos. Dado que el objetivo de mejorar el control cognitivo ya ha sido aprobado por la Administración de Alimentos y Medicamentos de Estados Unidos (FDA) para la estimulación cerebral profunda, Widge afirmó que este estudio podría llevarse a cabo con herramientas y dispositivos existentes, una vez que el ensayo sea oficialmente aprobado, y que la traslación de esta ayuda a la práctica médica actual podría ser rápida.
«Lo más notable de estos resultados es que ahora podemos realizar ensayos clínicos para demostrar aún más su eficacia y, después, esperamos pasar a ofrecer ayuda a pacientes resistentes al tratamiento que necesitan desesperadamente intervenciones adicionales para sus enfermedades»
