Una interfaz cerebro-computadora podría dar voz a los pacientes inconscientes de la UCI
Pacientes inconscientes de la UCI pudieron aumentar y disminuir la frecuencia de un pitido con la mente, mediante electrodos de electroencefalograma (EEG) no invasivos que registraron y tradujeron sus ondas cerebrales. Así lo demuestra un nuevo estudio de la Universidad de Columbia (Estados Unidos), publicado en "Brain", que abre la puerta a interfaces cerebro-computadora no invasivas que podrían permitir a pacientes aparentemente en coma, con conciencia oculta, comunicarse con médicos y familiares.
"Las investigaciones realizadas en la última década por nosotros y otros han demostrado que muchos pacientes con lesión cerebral aguda que parecen estar en coma en realidad conservan cierto grado de conciencia, aunque no puedan hablar ni mover las manos o los ojos para comunicarse", comenta Jan Claassen, profesor de neurología en el Colegio de Médicos y Cirujanos Vagelos de la Universidad de Columbia, quien dirigió el estudio recogido por EP.
"Nuestra interfaz cerebro-computadora es solo un primer paso, pero demuestra que, en principio, esperamos poder dar voz a algunos de estos pacientes en el futuro", señala Claassen, quien también es director médico de la unidad de cuidados neurocríticos del NewYork-Presbyterian/Columbia University Irving Medical Center. Él ha sido uno de los pioneros en el reconocimiento de la conciencia oculta en pacientes con daño cerebral que se encuentran en un estado similar al coma y no pueden responder a preguntas o directivas de los médicos o sus familiares.
En 2019, su equipo utilizó tecnología EEG estándar e inteligencia artificial para analizar las ondas cerebrales de pacientes inconscientes con daño cerebral y detectó signos de consciencia oculta en el 15% de los pacientes. Esta cifra conmocionó al campo de los cuidados intensivos, que hasta entonces solo había documentado el fenómeno en unos pocos casos.
Aunque estos pacientes no respondían a las órdenes de sus médicos (parpadear, cerrar el puño o mover los dedos de los pies), el análisis de los registros de EEG mostró que intentaban obedecer, pero eran incapaces de mover los músculos.
El equipo de Claassen halló posteriormente evidencia de que esta disociación entre las funciones cognitivas y motoras se debe a una interrupción en la comunicación entre las regiones cerebrales responsables de la cognición superior y las regiones que controlan el movimiento muscular.
En los estudios de Claassen, los pacientes con disociación cognitivo-motora (DCM) tienen más probabilidades de recuperar la consciencia y una cantidad significativa de funcionamiento en la vida diaria. Si bien las técnicas para identificar la DCM aún no están disponibles fuera de los estudios de investigación, podrían ayudar a los médicos en el futuro a identificar a los pacientes con mayores probabilidades de recuperación.
"Hemos demostrado que la detección de la conciencia oculta tiene un enorme potencial para orientar la atención al paciente", cuenta Claassen. Si los pacientes inconscientes poseen consciencia latente, podría desarrollarse tecnología que les permita comunicar necesidades básicas o expresar sus deseos. En los últimos años, los científicos han desarrollado tecnología de interfaz cerebro-computadora para ayudar a pacientes con parálisis por lesiones medulares a controlar dispositivos de movilidad.
Esta técnica también ha demostrado facilitar la comunicación con pacientes que padecen enfermedades neurodegenerativas que afectan el movimiento y el habla, como la esclerosis lateral amiotrófica (ELA). Dichas tecnologías implican la implantación de un chip informático en la superficie del cerebro para traducir los pensamientos del paciente en señales de comando.
¿En qué consiste el estudio?
Pero para un paciente hospitalizado que no responde y que sufre una lesión cerebral aguda grave, este enfoque no es el ideal. En cambio, el equipo de Claassen conectó cables de EEG a las cabezas de los pacientes (una parte rutinaria de la monitorización de pacientes con daño cerebral) y entrenó a los pacientes para controlar la computadora utilizando estas ondas de EEG.
Con este sistema, los investigadores diseñaron un reto sencillo para los pacientes: se reproduce un pitido a través de los auriculares y una voz grabada les pide que ajusten la frecuencia de los pitidos intentando abrir y cerrar las manos. Mientras el paciente intenta realizar la tarea, los impulsos eléctricos del cerebro se transmiten a un ordenador junto a la cama, que analiza las señales en tiempo real. La voz anima a los pacientes cuando modifican la frecuencia de los pitidos y los felicita cuando alcanzan el objetivo.
En el estudio, el equipo de Claassen probó el sistema con 41 pacientes que no respondían al tratamiento y que presentaban una lesión cerebral aguda, pocos días después de su hospitalización.
Tras un breve periodo de entrenamiento, aproximadamente uno de cada tres pacientes logró controlar los pitidos solo con el pensamiento, incluyendo a todos los pacientes con disfunción microvascular cerebral detectada mediante un examen independiente. Sorprendentemente, estos pacientes consiguieron controlar los pitidos a los pocos días de sufrir una lesión cerebral grave.
Aunque un estudio previo ha demostrado que la resonancia magnética funcional (RMf) puede utilizarse para obtener respuestas a preguntas sencillas de sí o no de un solo paciente que no responde, la RMf no es práctica para su uso rutinario.
"Por eso nuestro sistema representa un gran avance. El EEG se utiliza a diario en la práctica clínica en la UCI. La única parte sofisticada es el programa informático que desarrollamos, el cual analiza los datos en tiempo real y modula la información que se le proporciona al paciente", comenta Claassen.
Los participantes del estudio y sus familiares afirmaron que contar con una interfaz cerebro-computadora para su ser querido fue útil y ofrecieron consejos sobre cómo mejorar la tecnología, incluyendo la adición de funciones personalizadas, como la voz del ser querido, detalles culturalmente relevantes y funciones para detectar el dolor, el hambre y la consciencia.
Su objetivo es perfeccionar el sistema para que los pacientes puedan comunicar a sus médicos y seres queridos cómo se sienten, si tienen dolor o hambre, por ejemplo, de forma más directa. Los pacientes con conciencia oculta o disociación cognitivo-motora son incapaces de expresarse o comunicarse de ninguna manera. "Creo que ahí es donde nuestro trabajo puede ser fundamentalmente transformador", finaliza Claassen.


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