¿Por qué los efectos de la estimulación cerebral profunda son tan impredecibles?

Un estudio de investigadores de la Facultad de Medicina de la Universidad de Washington en St. Louis (Estados Unidos) puede ayudar a explicar por qué los efectos de la estimulación cerebral profunda pueden variar tanto que sean eficaces para algunos pacientes mientras que para otros no sólo no los mejoran sino que provocan efectos secundarios. Esto abre un camino hacia la mejora del tratamiento, según publican en la revista 'Neuron'.

Las personas con enfermedad de Parkinson grave u otras afecciones neurológicas que causan síntomas intratables como temblores incontrolables, espasmos musculares, convulsiones, pensamientos obsesivos y comportamientos compulsivos a veces se tratan con estimuladores eléctricos colocados dentro del cerebro diseñados para interrumpir la señalización aberrante que causa los síntomas debilitantes.

La terapia, la estimulación cerebral profunda, puede proporcionar alivio a algunas personas. Pero en otros, puede causar efectos secundarios como lapsos de memoria, cambios de humor o pérdida de coordinación, sin mucha mejoría de los síntomas.

Los estimuladores generalmente se implantan en estructuras conocidas como el tálamo y los ganglios basales que están cerca del centro del cerebro. Estas estructuras, encontraron los investigadores, sirven como centros donde las redes neurológicas que controlan el movimiento, la visión y otras funciones cerebrales se cruzan e intercambian información.

Sin embargo, las redes funcionales de cada persona se ubican de manera un poco diferente, por lo que los electrodos colocados en el mismo lugar anatómico pueden influir en diferentes redes en diferentes personas, aliviando los síntomas en uno pero no en otro, señalan los investigadores.

"Los sitios que buscamos para la estimulación cerebral profunda se descubrieron por casualidad", recuerda el coautor Scott Norris, profesor asistente de neurología y radiología que trata a pacientes con trastornos del movimiento.

"Alguien sufrió un derrame cerebral o una lesión en una parte específica del cerebro, y de repente su temblor, por ejemplo, mejoró, por lo que los neurólogos concluyeron que atacar esa área podría tratar el temblor --prosigue--. Nunca hemos tenido una forma de personalizar el tratamiento o averiguar si hay mejores sitios que serían eficaces para más personas y tendrían menos efectos secundarios".

Lo que les faltaba a los neurocirujanos eran mapas individualizados de las funciones cerebrales en el tálamo y los ganglios basales. Estas estructuras conectan partes distantes del cerebro y se han relacionado con afecciones neurológicas y psiquiátricas como la enfermedad de Parkinson, el síndrome de Tourette y el trastorno obsesivo compulsivo.

Pero su ubicación en el interior del cerebro significa que el mapeo es técnicamente complejo y requiere enormes cantidades de datos.

Nico Dosenbach, profesor asistente de neurología y autor principal del estudio, junto con los coautores Deanna Greene, profesora asistente de psiquiatría y radiología, y Scott Marek, investigador postdoctoral, entre otros colegas, se propusieron crear mapas individuales de las redes funcionales en los ganglios basales y el tálamo.

Estos mapas, razonaron, podrían proporcionar pistas sobre por qué las personas con afecciones neurológicas y psiquiátricas exhiben una gama tan amplia de síntomas, y por qué los electrodos colocados en esas estructuras producen resultados variables.

"La estimulación cerebral profunda es un tratamiento muy invasivo que solo se realiza para casos difíciles y graves --apunta Greene, especialista en síndrome de Tourette--. Por lo tanto, es difícil lidiar con el hecho de que un tratamiento tan invasivo solo puede ayudar a la mitad de las personas la mitad del tiempo".

Utilizando datos de un grupo de científicos de la Universidad de Washington que se escanearon a sí mismos por la noche como parte del llamado Midnight Scan Club, los investigadores analizaron 10 horas de datos de escaneo cerebral de IRM en cada uno de los 10 individuos. A partir de esto, crearon mapas 3D codificados por colores por red funcional para cada individuo.

Una de las redes funcionales está dedicada a la visión, dos se relacionan con el movimiento, dos implican prestar atención, tres se relacionan con comportamientos dirigidos a objetivos y la última red es la red predeterminada, que está activa cuando el cerebro está en reposo.

Los investigadores descubrieron que cada red funcional seguía su propio camino a través de las estructuras profundas del cerebro, mezclándose con otras redes en puntos de reunión definidos.

Algunos de estos puntos, como la zona de integración motora, donde se unen un movimiento y una red dirigida a objetivos, se ubicaron en el mismo lugar en las 10 personas. Las ubicaciones de otras redes y sus puntos de intersección variaron más de persona a persona.

"Le mostré a un neurocirujano dónde habíamos encontrado la zona de integración motora, y dijo: 'Ah, ahí es donde colocamos los electrodos para el temblor esencial, y siempre funciona'", recuerda Dosenbach, quien también es profesor asistente de terapia, pediatría y radiología.

Las personas con temblor esencial experimentan temblores incontrolables. "Eso es interesante porque no hay mucha variabilidad entre las personas en términos de dónde se encuentra la zona de integración motora. Así que miramos un lugar al que apuntan para tratar la enfermedad de Parkinson --explica--. Vimos que había una gran variación en personas en términos de qué redes funcionales están representadas allí, y la estimulación cerebral profunda tiene un éxito del 40% al 50%".

Los hallazgos sugieren que el resultado de la estimulación cerebral profunda puede reflejar con cuánto éxito un neurocirujano aprovecha la red funcional correcta y evita aprovechar la incorrecta.

"Históricamente, nuestra comprensión de la estimulación cerebral profunda se ha basado en promediar datos en muchas personas --señala Norris--. Lo que este estudio sugiere es que un paciente en particular puede mejorar si el cable se coloca en relación con su mapa cerebral funcional personal en lugar de en el contexto del promedio de la población".

"Un mapa funcional personalizado, a diferencia de un mapa anatómico, que es lo que que usamos hoy en día, podría ayudarnos a colocar un cable en el lugar exacto que proporcionaría al paciente el mayor beneficio", añade.

Los investigadores ahora están estudiando la relación entre las ubicaciones de las redes funcionales de un individuo y los resultados de la estimulación cerebral profunda para identificar las redes que brindan alivio cuando se estimulan y aquellas que causan efectos secundarios.

En el futuro, esperan profundizar en las redes con efectos terapéuticos, buscando otros puntos que puedan proporcionar resultados aún mejores que los sitios tradicionales de colocación de electrodos.

"Mucho de lo que hago es ciencia básica: comprender cómo funciona el cerebro --admite Dosenbach--. Pero ahora podemos hacer un mapa y dárselo a los neurocirujanos y potencialmente mejorar el tratamiento para estas condiciones devastadoras. Todavía tenemos que demostrar la hipótesis de que los resultados de la estimulación cerebral profunda están vinculados a redes funcionales, y la traducción llevará tiempo, pero esto realmente podría marcar la diferencia en la vida de las personas".