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MEDICINA
NUEVAS NEUROTECNOLOGÍAS
IMPULSOS
SANADORES
LA ESTIMULACIÓN TRANSCRANEAL permite tratar en forma no invasiva la depresión,
las migrañas, ciertas secuelas del accidente cerebrovascular y hasta la compulsión a
comer dulces o fumar. Además, el innovador método se está ensayando para mejorar el
aprendizaje y la memoria en personas sanas. ¿Se podrán manipular los recuerdos en el
futuro? POR ALEJANDRA FOLGARAIT
P
arece magia, pero está lejos de serlo.
La estimulación magnética transcraneal es una herramienta científica que
utiliza poderosos campos magnéticos para
revertir procesos patológicos y mejorar funciones cognitivas y motoras. En principio,
cabe aclarar que existen dos grandes tipos
de estimulación transcraneal. Por un lado,
la magnética (TMS, por sus siglas en inglés)
utiliza ondas de distinta frecuencia para generar cambios eléctricos en las neuronas del
cerebro. Por el otro, la TDCS (estimulación
por corriente eléctrica directa) emplea dos
electrodos que se colocan a los lados de la
cabeza para transmitir una pequeña corrien-
te –equivalente a una batería de 9 volts– a
un área específica de la corteza cerebral.
Ambas generan cambios neuronales, pero
mientras la TMS es un procedimiento médico complejo y costoso, la TDCS es económica y no está regulada por las autoridades
sanitarias.
Tanto la TMS como la TDCS son técnicas
no invasivas que se ensayan en la actualidad
para tratar diversos trastornos, desde secuelas del accidente cerebrovascular hasta la
ansiedad, la esclerosis múltiple, el dolor crónico, los problemas de memoria y los desórdenes del movimiento ligados al Parkinson.
Y si bien la estimulación magnética transcra-
neal surgió en Alemania, hoy se ha extendido
por los Estados Unidos, Gran Bretaña y varios
países latinoamericanos, incluida la Argentina. En 2008, la Oficina de Drogas y Alimentos
de los Estados Unidos (FDA) la aprobó para
tratar la depresión que no responde al tratamiento farmacológico y, el año pasado, hizo
lo mismo con la TMS para tratar migrañas.
Por otra parte, estudios canadienses e ingleses
mostraron recientemente que la estimulación
magnética de la corteza prefrontal dorsolateral
–vinculada con las funciones ejecutivas de la
mente– reduce el impulso a ingerir chocolates
y papas fritas en mujeres jóvenes. ¿Será la
solución indolora para controlar el apetito?
Todavía hay que hacer muchos estudios para
confirmarlo.
AMEJORAMIENTO COGNITIVO
Peligrosamente cerca de la frenología decimonónica –que asociaba cada función mental a una localización cerebral específica y,
también, al carácter– y de las supersticiones
ligadas al “poder curativo” de los imanes, la
estimulación magnética transcraneal lucha
hoy por ganar un espacio en el territorio contrastable de la ciencia. Por lo pronto, parece
tener éxito no solo en el terreno neuropatológico, sino también a la hora de mejorar las
funciones cognitivas en sujetos sanos (en lo
que se conoce como neuroenhancement). En
Alemania, por ejemplo, se está ensayando para mejorar la performance de músicos y, muy
pronto, se probará también en futbolistas.
Recientemente, el presidente de los Estados
Unidos, Barack Obama, otorgó 46 millones de
dólares para financiar los primeros estudios
de la famosa “BRAIN Initiative”, una iniciativa que se propone develar en los próximos 12
años los misterios del cerebro y que será a la
neurociencia lo que fue el Proyecto Genoma
Humano al ADN. Una buena parte de esos
fondos se destinará al desarrollo de neurotecnologías no invasivas para estudiar el cerebro
sano y enfermo.
Como adelanto de lo que vendrá, el ejército de los Estados Unidos está ensayando la
TMS tanto para entrenar a pilotos de drones
para mejorar su sensibilidad visual y motora,
como para tratar a veteranos con traumas de
guerra. En ese sentido, la agencia de Defensa
DARPA ya prometió 20 millones de dólares
para desarrollar una neuroprótesis implantable que ayude a los soldados con síndrome de
estrés postraumático a recuperar la memoria.
Por otra parte, en un estudio publicado por
Science en agosto pasado, científicos estadounidenses mostraron por primera vez que la
NO INVASIVO
Con ondas magnéticas de distinta
frecuencia se pueden generar cambios
eléctricos en ciertas áreas del cerebro.
Así se tratan patologías y se mejora el
funcionamiento cognitivo.
TMS fue capaz de mejorar la memoria en personas sanas. Los investigadores, liderados por
Joel Voss, de la Universidad Northwestern, les
pidieron a 16 voluntarios jóvenes que asociaran palabras a imágenes faciales mientras recibían pulsos magnéticos durante 20 minutos
diarios. Al cabo de cinco días, los que habían
recibido esta estimulación magnética recordaban muchas más palabras que los que no
habían pasado por este tratamiento. La capacidad de las ondas magnéticas para sincronizar los impulsos eléctricos de las neuronas
fue confirmada mediante resonancia magnética funcional. “Hemos mostrado por primera
vez que se pueden modificar las funciones del
cerebro adulto sin cirugía ni drogas”, se entusiasmó Voss, que señaló que el efecto benéfico
de las ondas magnéticas sobre la memoria se
mantuvo durante al menos 24 horas. “Esta
estimulación no invasiva –agrega– mejora la
capacidad de aprender nuevas cosas y tiene
APLICACIÓN
MILITAR
Estados Unidos
ensaya la
estimulación
craneal para
mejorar las
habilidades de los
pilotos de drones
y también para
tratar a soldados
con síndrome
de estrés
postraumático.
James Giordano
advierte sobre
efectos adversos.
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SEGÚN UN ESTUDIO PUBLICADO
POR SCIENCE, LA TMS ES CAPAZ
DE MEJORAR LA MEMORIA EN
PERSONAS SANAS
un enorme potencial para tratar alteraciones
de la memoria”.
La clave para utilizar la TMS reside en
identificar con precisión el área cerebral a
estimular. En el caso de la memoria, el centro operativo más importante es el hipocampo, una estructura ubicada dentro del lóbulo
temporal donde –a diferencia del resto del
sistema nervioso– se generan nuevas neuronas. Pero, ¿cómo se puede llegar con las ondas magnéticas al interior del cerebro, si ellas
solo penetran hasta dos centímetros y medio
dentro de la corteza? Los científicos aseguran
que no hace falta estimular el hipocampo directamente para fomentar la plasticidad de la
memoria. Basta con detectar, mediante una
resonancia, el área superficial de la corteza
que forma parte del circuito neuronal de este
y aplicar allí la estimulación magnética. De
esa manera, el mensaje llega al hipocampo y
un recuerdo resulta modificado o consolidado.
AUN ARGENTINO EN HAMBURGO
El neurólogo argentino Máximo Zimerman, que utiliza técnicas no invasivas en la
Universidad de Hamburgo para investigar
el cerebro normal y patológico, publicó en
2013 un estudio que demuestra que cinco
sesiones (de 20 minutos diarios) de estimulación eléctrica transcraneal pueden mejorar
el aprendizaje de habilidades motoras en los
ancianos, y que el efecto se prolonga entre 24
horas y dos meses. “Un nuevo estudio multicéntrico, que publicaremos próximamente,
nos confirma ahora que los resultados se
mantienen hasta un año”, anticipa el investigador, que se declara “ciento por ciento tucumano” y planea regresar a la Argentina el
año próximo para continuar con sus estudios
científicos y trabajar en la neurorehabilitación de pacientes con ACV y esclerosis múltiple. Zimerman, además, está interesado en
la aplicación de toxina botulínica con apoyo
ecocardiográfico para tratar la espasticidad
motora.
La posibilidad de estimular el cerebro de
pacientes con Parkinson o con Alzheimer en
forma no invasiva –con TMS o TDMS– atrae
a muchos especialistas. Hasta ahora, los
pacientes con Parkinson solo cuentan con
un puñado de fármacos que tienen muchos
efectos adversos y se tornan ineficaces a largo plazo. En los casos más graves, existe la
posibilidad de implantar electrodos profundamente dentro del cerebro para estimular
en forma permanente los centros subtalámicos afectados por la enfermedad. “Si bien
la TMS no va a reemplazar los implantes de
electrodos, sí puede funcionar en el futuro
para atemperar los movimientos anormales
producidos por algunos de los fármacos que
toman los pacientes con Parkinson”, se ilusiona Zimerman. Sin embargo, el neurólogo
Marcelo Merello, director del departamento de Neurociencias de FLENI, pone paños
fríos. “La estimulación magnética transcraneal puede servir para la depresión y tal
vez para tratar el síndrome de Tourette y el
trastorno obsesivo compulsivo (TOC), pero
es muy difícil que sirva para los pacientes
con Parkinson, ya que estos necesitan una
estimulación continua, no sesiones esporádicas”. Según Merello, especialista en Parkinson, “con estimulación magnética se puede
LA TMS SE BASA EN LA
EMISIÓN DE ONDAS
MAGNÉTICAS AL INTERIOR
DE LA CORTEZA CEREBRAL
CÓMO FUNCIONA
ESTIMULACIÓN MAGNÉTICA
TRANSCRANEAL
Una bobina colocada sobre la superficie del cráneo emite ondas magnéticas, estimulando en forma no dolorosa
la corteza y ciertos núcleos cerebrales.
ESTRUCTURAS DEL
SISTEMA LÍMBICO
Se cree que controlan las
emociones y los patrones
de comportamiento
Pulsos cortos
de energía
magnética se
enfocan en las
estructuras del
sistema límbico.
El pulso
dispara cargas
eléctricas que
activan las
neuronas.
NEURONAS
La TMS se basa en la emisión de ondas magnéticas al interior de la corteza cerebral para producir
una despolarización eléctrica de las neuronas. Requiere de un aparato grande –equivalente al tamaño de dos heladeras- que cuesta entre 45.000
y 200.000 dólares, y puede incluir un sistema de
navegación semejante a un GPS para identificar el
área cerebral que se quiere modificar.
Una pequeña bobina colocada sobre el cráneo es
la encargada de transmitir los pulsos magnéticos
en diferentes frecuencias. El paciente está despierto y no siente más que unos ruidos repetitivos
en la zona de la cabeza donde se aplican las ondas.
De acuerdo con su frecuencia, las ondas magnéticas pueden producir una excitación o una inhibición de los impulsos neuronales. Con un patrón
determinado de pulsos magnéticos se pueden
sincronizar distintas regiones de la corteza cerebral o estimular estructuras puntuales ligadas a
funciones motoras, sensoriales y cognitivas.
Si bien se han demostrado los efectos de la TMS
sobre la depresión y las migrañas, aún no se
conocen los mecanismos moleculares que intervienen. Se supone que las ondas magnéticas
generan cambios en algunos neurotransmisores, como el GABA.
MÁXIMO ZIMERMAN
El neurólogo argentino investiga el uso de la
estimulación magnética transcraneal para mejorar
las habilidades motoras en ancianos. El objetivo es
entrenar al cerebro para funcionar mejor.
lograr que en el momento desaparezcan los
movimientos involuntarios que producen algunos fármacos, pero estos reaparecen cuando el paciente vuelve a tomar la droga, porque
la estimulación magnética no tiene un efecto
residual. Lo que sí podría revolucionar el tratamiento del Parkinson –agrega– es una nueva técnica israelí que permite regular la descarga de los electrodos implantados mediante
un electroencefalograma. La idea es disparar
o frenar la estimulación eléctrica de acuerdo
con la necesidad del paciente, medida por
sensores de ondas eléctricas colocados en su
cerebro. “Esta técnica aún se experimenta en
animales y está lejos de la clínica”, dice.
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ARIESGOS Y NEUROÉTICA
Zimerman reconoce que la estimulación
transcraneal no es una panacea ni una solución definitiva para las enfermedades neurológicas, pero está convencido de que puede
colaborar significativamente en la neurorehabilitación de pacientes que han sufrido un
accidente cerebrovascular y otros problemas.
No obstante, uno de los riesgos de estas nuevas tecnologías no invasivas es su uso hogareño, sin supervisión médica, ya que muchas
veces los electrodos para TDCS se promocionan para mejorar la performance en videojuegos bajo slogans como “Deje que la fuerza de
INCEPTION
El film de Christopher
Nolan juega con la
posibilidad de implantar
recuerdos falsos en la
mente de personas.
Si bien esto aún no es
posible, los avances
en la manipulación
de la memoria son
inquietantes.
OPTOGENÉTICA
RECUERDOS DEL FUTURO
LA TMS NO ES UNA PANACEA,
PERO PUEDE COLABORAR EN LA
NEUROREHABILITACIÓN DE PACIENTES QUE HAN SUFRIDO UN
ACCIDENTE CEREBROVASCULAR
la electricidad excite sus neuronas para disparar más rápido”. En este sentido, Zimerman
subraya que la TDCS y la TMS pueden tener
efectos adversos que van desde los destellos
luminosos y el dolor de cabeza hasta las crisis epilépticas, afasia o ceguera transitoria y
movimientos anormales. “Por eso es importante que estas técnicas se apliquen en ámbitos hospitalarios y que los jóvenes no usen los
electrodos que se venden por Internet”, alerta
el médico desde Alemania. Merello coincide
en las advertencias: “La estimulación eléctrica es molesta, mientras que la magnética
transcraneal puede generar convulsiones, dolores de cabeza y hasta impotencia”, afirma el
neurólogo en Buenos Aires.
SUSUMU TONEGAWA
Tras activar mediante la luz un recuerdo falso en
una rata, el Premio Nobel del MIT anticipa que en
el futuro habrá métodos para recordar más los
sucesos placenteros que los traumáticos.
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Los científicos hoy pueden “encender” o “apagar” neuronas con una luz. ¿Se podrán implantar de este modo
memorias o transmitir mensajes con la mente?
Conformado por alrededor de 100.000 millones de células que mantienen más de un billón
de conexiones entre sí, el cerebro fue una caja
negra hasta cien años atrás. El electroencefalograma (EEG), primero, y la tomografía computada y la resonancia magnética, después, abrieron
poderosas ventanas a la anatomía del cerebro.
Hoy, la técnica más revolucionaria en el campo
de las neurociencias es la optogenética (ver Muy
Interesante Nº 343). Mediante la combinación
de ingeniería genética y luz, los científicos logran
manipular las respuestas cerebrales en un pestañeo. Básicamente, la optogenética consiste
en introducir dentro de las neuronas un gen de
una familia de proteínas (“opsinas”) que reaccionan ante la luz. Basta luego con “iluminar” esas
neuronas a voluntad para que las proteínas ordenen la apertura o cierre de canales químicos,
disparando impulsos eléctricos. “A través de la
optogenética –y ahora también a través de la
quimiogenética, que utiliza moléculas químicas
en lugar de luz para estimular las células- se
logra una enorme precisión en el estudio de
cada población de neuronas”, explica Alejandro
Schinder, investigador en neuroplasticidad del
Instituto Leloir de Buenos Aires. Es que no todas
las neuronas del cerebro son iguales ni producen
los mismos neurotransmisores. Para entender la
función de un área específica del cerebro hay que
estudiar cómo opera cada población de neuronas
dentro de esa área. Y eso se logra activándolas
mediante una fuente de luz colocada dentro del
cerebro. Si bien utilizar la optogenética en seres
humanos actualmente no es posible –ya que
requeriría introducir genes en neuronas y, además, insertar una fibra óptica dentro del cerebro
para activarlos–, los investigadores apuestan a
utilizar esta técnica en ratas y monos para descubrir las bases neurales del comportamiento
y de las funciones cognitivas, para luego aplicar
esos conocimientos al cerebro humano. La gran
apuesta de la optogenética gira hoy en torno
de la memoria. El famoso investigador Susumu
Tonegawa, premio Nobel del Instituto Tecnológico de Massachussetts (MIT), consiguió activar
mediante la luz ciertos recuerdos guardados en
el cerebro de animales. Además, mediante flashes de luz y descargas eléctricas, les generó un
recuerdo falso de miedo. En un experimento que
dio la vuelta al mundo, Tonegawa logró transformar, en ratas, ciertos recuerdos emocionalmente
negativos en positivos. “Algún día seremos capaces de desarrollar métodos para que la gente
recuerde más lo placentero que lo traumático”,
anticipó Tonegawa. Si tal manipulación se usará
en el futuro solo para tratar a enfermos o también
para controlar a individuos mediante el implante
de recuerdos falsos –al modo de la película Inception– es un tema abierto al debate ético. Por
el momento, “la optogenética solo es una técnica
para estudiar el cerebro en animales”, enfatiza Schinder, quien utiliza la optogenética para
mapear los circuitos neuronales de la memoria
y para comprender cómo se generan nuevas
neuronas en un área precisa del hipocampo. Con
todo, algunos científicos intentan llevar la optogenética más allá. Por ejemplo, investigadores
suizos encabezados por Martin Fusseneger acaban de publicar un estudio revolucionario en el que
activaron neuronas del cerebro de ratas mediante
pensamientos disparados por sujetos humanos.
El complejo experimento de “telepatía” consistió
en registrar mediante un electroencefalograma las
ondas eléctricas del cerebro de sujetos humanos
mientras experimentaban tres estados mentales
diferentes. Luego, los científicos usaron esas señales eléctricas para activar en forma remota una
luz colocada dentro del cerebro de ratas. Esta luz,
a su vez, “encendió” genes manipulados mediante optogenética en las células animales. Como
resultado, las ratas fabricaron ciertas proteínas.
De esta manera, un “pensamiento” humano se
tradujo en una respuesta del organismo animal.
¿Se podría aplicar una interfaz de este tipo –que
ya se usa para mover con el pensamiento una silla
de ruedas– para controlar la expresión de genes
a distancia? Por ahora es imposible en humanos.
Pero los experimentos con animales prueban que
la activación del ADN por “telepatía luminosa” no
es una idea descabellada.
Desde Washington, en tanto, James Giordano, profesor de Neurología y Neurociencias
de la Universidad de Georgetown, enfatiza
que la TDCS “puede ser una herramienta poderosa y tiene el potencial de afectar negativamente a niños y adultos que tienen condiciones psiquiátricas o neurológicas asintomáticas”. Por lo tanto, dice el experto en
neuroética, “hay que establecer parámetros
claros para su uso”. Giordano aboga por una
regulación más estricta sobre la fabricación y
distribución de los dispositivos de estimulación eléctrica transcraneal. También reclama
notificaciones y advertencias sobre sus posibles efectos adversos.
Si bien la estimulación eléctrica que se utiliza actualmente en TDCS no tiene que ver
con el temido electroshock, los médicos reconocen que aún no saben si existen riesgos
al aplicar una mínima corriente por más de
20 minutos diarios o durante más de 20 días
consecutivos. Por lo pronto, la TMS hoy solo
está indicada en los pacientes con depresión
crónica que no responden a los medicamentos. Aun así, la técnica no funciona siempre.
“No todo el mundo responde igual; todavía
hay que hacer muchos estudios clínicos para
evaluar los alcances de esta técnica”, enfatiza
Zimerman. Ahora bien, ¿cuáles son los riesgos
de utilizar las neurotecnologías para manipular los recuerdos? “Hay preocupación sobre la
pérdida de memoria, las alteraciones de otros
dominios cognitivos y los efectos adversos”,
reconoce Giordano. Por eso “es importante
TODAVÍA HAY QUE HACER
MUCHOS ESTUDIOS CLÍNICOS
PARA EVALUAR LOS ALCANCES
DE ESTA TÉCNICA
IMÁGENES
CEREBRALES
La tomografía
computada y
la resonancia
magnética funcional
abrieron poderosas
ventanas para mirar
el cerebro por dentro.
Pero aún resta mucho
por saber sobre su
funcionamiento.
especificar de qué tipo de manipulación de la
memoria hablamos. Hay consenso en que se
justifica alterar el contenido emocional de
ciertos recuerdos, como los que se presentan
en el desorden de estrés postraumático y en
desórdenes asociados de ansiedad. En cambio, la erradicación de recuerdos pasados o
la supresión de la formación de nuevos re-
HIPOCAMPO
Muchos neurocientíficos se
enfocan hoy al estudio de esta
región del cerebro ligada a la
memoria donde las neuronas se
regeneran. El desafío es intervenir
en la consolidación de los
recuerdos.
cuerdos (amnesia retro o anterógrada, respectivamente) es mucho más problemática”.
En cuanto al uso de la estimulación transcraneal en soldados, algunos expertos deslizan
que podría mejorar una función mental en
combate (por ejemplo, la velocidad de respuesta motora o perceptiva), pero inhibir otra
actividad (como la toma de decisiones). Giordano ha evaluado numerosas investigaciones
militares con TMS y TDCS destinadas tanto a
aumentar las habilidades motoras y cognitivas de los soldados como a tratar ciertos tipos
de daño cerebral y el síndrome postraumático
en heridos de guerra. Y aunque el experto en
neuroética señala que el objetivo explícito no
es exceder los límites fisiológicos o psicológicos humanos, sino maximizar la efectividad y
disminuir el tiempo requerido para entrenar
al personal militar en tareas particulares, subraya la necesidad de una guía ética en el uso
de las neurotecnologías. “Deberíamos especificar exactamente qué tipo de función emocional, motora o cognitiva y qué actividad será afectada por la estimulación transcraneal,
y hasta qué punto se quiere extender la alteración cerebral”, insiste Giordano. Decidir dónde aplicar la estimulación cerebral, cuándo y
en quiénes son temas acaso demasiado importantes como para dejarlos exclusivamente
en manos de los médicos y los militares.
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