Crean sistema para observar cambios químicos en el cerebro

Científicos de Mayo Clinic crean un sistema para observar cambios químicos en el cerebro, que  ayudará a tratar afecciones como la enfermedad de Parkinson, el síndrome de Tourette y la Depresión.

Los científicos de Mayo Clinic descubrieron una novedosa manera de observar en tiempo real los cambios químicos en el cerebro de los pacientes sometidos a la estimulación cerebral profunda (ECP). Esta revolucionaria perspectiva ayudará a los médicos a aplicar más eficazmente la estimulación cerebral profunda para tratar trastornos como la enfermedad de Parkinson, la depresión y el síndrome de Tourette. Los resultados se publicaron en la revista Mayo Clinic Proceedings.

Los científicos esperan aplicar este descubrimiento para crear un sistema de estimulación cerebral profunda que responda instantáneamente a los cambios químicos del cerebro. En la enfermedad de Parkinson, en el síndrome de Tourette y en la depresión, las sustancias neuroquímicas del cerebro se presentan en exceso o con deficiencia; por lo tanto, la idea es vigilar esas sustancias neuroquímicas y ajustarlas al nivel adecuado.

“Se puede ver cuáles sustancias químicas se liberan con la ECP, con la estimulación neuroquímica o con otro tipo de estimulación; es decir, básicamente se puede ver cómo funciona el cerebro”, comenta la autora Dra. Su-Youne Chang, del Departamento de Cirugía Neurológica de Mayo Clinic. Según los científicos entiendan mejor el funcionamiento del cerebro, podrán predecir los cambios y responder antes de que estos alteren el funcionamiento cerebral.

Los científicos observaron los cambios en tiempo real del neurotransmisor adenosina en el cerebro de pacientes con temblor, sometidos a la estimulación cerebral profunda. Los neurotransmisores como la dopamina y la serotonina son sustancias químicas que transmiten señales desde una neurona hasta una célula objetivo por medio de la sinapsis.

El equipo utilizó la voltametría cíclica con exploración de alta velocidad para calificar las concentraciones de adenosina liberadas en los pacientes durante la estimulación cerebral profunda. Los datos se registraron mediante un pequeño sensor neuroquímico inalámbrico, implantado en el cerebro del paciente y conocido como sensor inalámbrico e instantáneo de concentración neurotransmisora. El sensor, conjuntamente con la voltametría cíclica con exploración de alta velocidad, escanea el neurotransmisor y traduce la información a una computadora portátil ubicada en la sala de operaciones. Esta fue la primera vez que los científicos utilizaron esta técnica en pacientes, aunque el sensor anteriormente ya había identificado a los neurotransmisores serotonina y dopamina en pruebas realizadas en el tejido cerebral.

Los temblores constituyen una pista visual de que la técnica funciona, y los científicos sospechan que la adenosina desempeña alguna función en la disminución de los temblores.
Los científicos también esperan aprender más sobre otras afecciones que no presentan dichas manifestaciones externas.

“No es posible observar el dolor igual que los temblores. Lo emocionante de esta respuesta electroquímica es que permite observar el cerebro sin retroalimentación externa. Con esto, ahora es posible observar las sustancias neuroquímicas en el cerebro y aprender sobre algunos procesos cerebrales, tales como el del dolor”, señala el Dr. Kendall Lee, neurocirujano de Mayo Clinic.

En el mundo entero se ha utilizado la ECP para tratar a pacientes con temblores. A pesar de que los médicos no comprendan del todo por qué funciona la estimulación cerebral profunda en los personas, saben que el temblor disminuye inmediatamente cuando se introducen los electrodos de la ECP antes de la estimulación eléctrica. Esto se conoce como el efecto microtalamotomía, que según informes ocurre en hasta 53 por ciento de los pacientes y se sabe que dura hasta un año.

Los científicos esperan utilizar los resultados del estudio para crear un sistema “inteligente” y autónomo de ECP.

Kevin Bennet, uno de los ingenieros de Mayo Clinic que ayudó a crear el sistema comenta que “Con el estimulador y la detección, es posible crear algoritmos y luego elevar a los neurotransmisores hasta un nivel específico. Se puede elevar a estas sustancias químicas hasta un nivel adecuado, subiéndolas y bajándolas durante toda la vida de la persona. Se puede medir, calcular y responder en cuestión de milisegundos, lo que desde la perspectiva del paciente sería básicamente instantáneo”.
El trabajo estuvo financiado en parte por los Institutos Nacionales de Salud y la Fundación Grainger.

Entre los coautores del estudio están Inyong Kim, Michael Marsh, los doctores Dong Pyo Jang, Sun-Chul Hwang, Jamie Van Gompel, Christopher Kimble y Paul Garris, así como Stephan Goerss y Charles Blaha.