Metamaterial podría mejorar tratamiento de estimulación magnética transcraneal

Pieza de TMS con 64 bobinas circulares metálicas (crédito: University of Michigan)

Pieza de TMS con 64 bobinas circulares metálicas (crédito: University of Michigan)

Una técnica de estimulación cerebral que se utiliza para tratar los casos difíciles de depresión podría mejorarse considerablemente con una nueva pieza diseñada por ingenieros de la Universidad de Michigan.

Las simulaciones por ordenador muestran que la pieza –una arreglo cuadrado de 64 bobinas metálicas circulares– algún día podría ayudar a los investigadores y médicos a tener como objetivo blancos más finos en el cerebro que se encuentran al doble de profundo de lo que pueden llegar hoy y sin ocasionar dolor.

En la estimulación magnética transcraneal (TMS), bobinas especiales crean un campo magnético fluctuante que genera un campo eléctrico débil que puede viajar a través del cuero cabelludo y el cráneo de forma no invasiva. La señal eléctrica que activa las neuronas en partes específicas del cerebro –una red eléctrica compleja en sí mismo.

Reducir síntomas de depresión

El TMS tiende a reducir los síntomas de la depresión en casi la mitad de los pacientes que no responden a los antidepresivos. Ha sido un tratamiento para enfermedades mentales aprobado por la FDA desde el 2006, pero los investigadores dicen que esta tecnología es aún relativamente tosca.

Puede enviar señales sólo 2 centímetros en el interior del cerebro antes de causar contracciones musculares incómodas en el cuero cabelludo de un paciente debido a la gran área requerida del cráneo.

“Empecé a trabajar en la estimulación magnética transcraneal hace un tiempo y me di cuenta que la tecnología era muy limitada”, dijo Luis Hernández-García, profesor de ingeniería biomédica y co-autor de un artículo sobre la investigación publicada en la edición de octubre de la IEEE Transactions on Biomedical Engineering.

“Si quieres llegar a lo profundo del cerebro, también tienes que estimular muchas otras regiones del cerebro que en realidad no deseas estimular.”

Para una mayor eficacia en el tratamiento de la la depresión, se ha planteado la necesidad que la señal alcance más allá de 2 centímetros dentro del cerebro. En las simulaciones, a 2.4 centímetros de profundidad, el nuevo sistema estimuló 2.6 menos veces que el sistema actual. Puede implementarse aún más profundo.

“Esta mejora no es marginal”, dijo Eric Michielssen, profesor de ingeniería eléctrica y ciencias de la computación.” Esto debe abrir una gran cantidad de oportunidades para el tratamiento de la depresión y otras enfermedades mentales,  así como realizar pruebas en el cerebro.”

Herramienta de neurociencia cognitiva

Este tipo de estimulación neuronal es también una herramienta en el campo de la neurociencia cognitiva, donde los investigadores estudian cómo la biología del cerebro conduce a pensamientos y acciones. Por ejemplo, un neurólogo puede utilizarlo para activar regiones del cerebro que se cree son responsables del movimiento de la mano y luego ver una respuesta en la mano para confirmar la hipótesis. Para avanzar en este campo de estudio, los científicos necesitan la capacidad de concentrarse en partes pequeñas del cerebro.

“Nuestras bobinas permitirán a los neurocientíficos entender aún más la función del cerebro mediante el logro de una resolución más fina y estimulación de regiones más profundas en el cerebro”, dijo Luis Gómez, estudiante de doctorado en ingeniería eléctrica y ciencias de la computación y el primer autor del artículo. “Podría ayudarnos a entender qué información fluye dentro de las redes neuronales y, finalmente, entender cómo funciona el cerebro.”

Más información aquí.