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Nuevo enfoque para el tratamiento no invasivo de trastornos neurológicos

Las enfermedades neurológicas generan cada vez más preocupación en la población. Por ese motivo el Instituto de Ingeniería Biomédica de la Universidad de Buenos Aires (IIBM) junto al INTI desarrollaron una nueva técnica no invasiva para estimular la actividad neuronal a través de ultrasonido, que permitiría disminuir significativamente los casos donde hoy el único tratamiento es la intervención quirúrgica.

El nuevo método se dirige a una región específica del cerebro para controlar la actividad cerebral en casos de epilepsia, Parkinson y alteraciones tanto de la conciencia como del comportamiento (por ejemplo, depresión crónica).
Según estimaciones de la Organización Mundial de la Salud (OMS), cientos de millones de personas en todo el mundo sufren trastornos neurológicos. Con el objetivo de brindar un tratamiento no invasivo para este tipo de afecciones, investigadores del INTI y del Instituto de Ingeniería Biomédica (IIBM) de la Universidad de Buenos Aires desarrollaron un método con ultrasonido dirigido a una región específica del cerebro que permite controlar la actividad cerebral en casos de epilepsia, Parkinson y alteraciones tanto de la conciencia como del comportamiento (por ejemplo, depresión crónica).

“Lo más atractivo de este nuevo método de estimulación cerebral es la no invasividad y la selectividad al mismo tiempo, porque las técnicas actuales tienen fuertes limitaciones: los métodos farmacológicos carecen de especificidad y demandan un gran gasto metabólico, los eléctricos permiten alcanzar una alta especificidad pero requieren de la implantación de electrodos profundos, y las prácticas no invasivas (como la estimulación magnética transcraneal o por corriente continua) tienen baja resolución espacial”, explica Fabián Acquaticci del laboratorio de Transductores Piezoeléctricos y Procesamiento de Señales del centro Electrónica e Informática del INTI.

Los primeros ensayos se realizaron en animales de laboratorio y ahora se está avanzando en pruebas “ex vivo” —es decir, en tejidos humanos fuera del organismo —. Se orientó el ultrasonido en una zona muy pequeña, menor a 3 milímetros cúbicos , de la corteza cerebral de ratones cepa CF-1 anestesiados, la cual procesa la información motora de la cola. Con la emisión de ultrasonido inmediatamente se activó dicha región del cerebro haciendo que la cola se moviera, mientras otros segmentos corporales mapeados en regiones funcionales próximas no se activaron.

En nuestro país de cada 100 mil pacientes que padecen trastornos neuronales, se estima que sólo 50 pueden ser intervenidos quirúrgicamente. La invasividad de estos procedimientos, así como los riesgos asociados con los implantes en el cerebro, significa que la elección de este tipo de terapia sea a menudo elegida como un último recurso.

El uso clínico de neuroestimuladores implantables para el tratamiento por ejemplo del Parkinson o la epilepsia, implica un alto costo que puede estimarse entre 15 mil y 20 mil dólares por intervención. Para el tratamiento de la epilepsia refractaria y para la depresión unipolar y trastorno bipolar (maníaco-depresivo) actualmente hay más de 40 mil pacientes implantados en todo el mundo. Por lo tanto, resulta de interés desarrollar nuevas técnicas y dispositivos de neuroestimulación no invasivos y mínimamente invasivos, que posean al menos la misma especificidad que los dispositivos implantables actuales.

El IIBM financió el proyecto y trabajó en el desarrollo de los métodos de neuroestimulación propiamente dichos bajo la dirección de Sergio Lew. El INTI, bajo la dirección de Sergio Gwirc, brindó sus capacidades para el diseño y desarrollo de los dispositivos (transductores piezoeléctricos y elementos de focalización) conjuntamente con toda la bioelectrónica asociada para su aplicación. A su vez, se crearon nuevos modelos computacionales para el diseño sistemático de los diferentes componentes acústicos (por ejemplo lentes acústicas), lo que permite optimizar y hacer más pequeños los dispositivos.

El trabajo también implicó el desarrollo de nuevos equipos por parte del INTI como por ejemplo un banco de medición para el escaneo bidimensional de campos acústicos, donde el componente más costoso son los paneles acústicos, también creados por la institución con un rendimiento superior al de los comerciales importados y con un costo 10 veces inferior.  A su vez,- se incorporaron nuevas capacidades de metrología en ultrasonido tanto para uso médico como industrial.

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