Cómo electrocutar el cerebro puede ayudar contra las enfermedades

Suena como ciencia ficción clase B. Entierras un electrodo en el cerebro de alguien y lo programas para que envíe un pulso preciso, cien veces cada segundo. Visto desde afuera es un flujo de corriente magnética a través del cráneo. La estimulación cerebral y sus varios métodos para enviar corriente eléctrica al cerebro son utilizados para tratar enfermedades como el Parkinson, los trastornos obsesivo compulsivos y la depresión.

"Me asombra cada vez que le implantó un estimulador cerebral a un paciente" dice Michael Fox, un neurocientífico de la Escuela de Medicina de Harvard. "Puedes ver los tremendos beneficios terapéuticos, pero es muy poco lo que sabemos sobre qué producen estos estimuladores en el cerebro".

Pese a que ha sido utilizado en la medicina por más de 15 años, la neurociencia moderna aun no puede explicar qué es lo que produce la electricidad en el cerebro, y tampoco el por qué hacerlo puede ayudar a luchar contra las enfermedades. Pero hoy un equipo de neurocientíficos liderados por Fox han anunciado la primera teoría. En un paper publicado en el periódico Procedimientos de la Academia Nacional de Ciencia, Fox ha entregado pruebas que todas las técnicas de estimulación cerebral funcionan porque actúan en pequeños circuitos de las células cerebrales y que en enfermedades específicas, como la depresión, los tratamientos de estimulación (que funcionan) se deben conectar al circuito mismo.

El equipo de investigadores de Fox llegó a esta conclusión al sobreponer un nuevo mapa de conexiones del cerebro conocido como 'Connectome' (un diagrama de cómo los grupos de neuronas están conectadas), sobre una gran cantidad de datos clínicos que detallaban las estimulaciones cerebrales que habían sido efectivas en 14 enfermedades distintas. Las enfermedades eran tan variadas como Parkinson, Tourette, epilepsia, anorexia. Todos los tratamientos calzaron con la teoría de las conexiones. "Esto muestra que si quieres entender la mecánica de la estimulación cerebral debes pensar en un efecto en red" dice Fox.

"En cierto sentido esto no es un nuevo concepto. Ahora es lugar común decir que muchos trastornos neurológicos del cerebro son, en esencia, trastornos del circuito" dice Helen Mayburg, una neuróloga de la Universidad Emory, especializada en estimulación cerebral y que no estuvo involucrada en la investigación. Mayburg agrega que el equipo de Fox es el primero en dar pruebas que por debajo de estos circuitos neuronales hay estimulación cerebral. "El paper es realmente brillante en su síntesis. Ha aprovechado los nuevos datos de conexión entregados por proyectos como el Human Connectome Project" dice.

Nader Pouratian es una neurocirujana de UCLA (quien tampoco estuvo involucrada en el estudio) y está de acuerdo con Mayburg en el sentido que el esquema teórico de Fox ayudará a pavimentar una nueva era de experimentación, permitiendo que los científicos no sólo creen tratamientos clínicos más efectivos, también para romper el misterio sobre qué produce realmente en el circuito cerebral de un individuo el uso de la estimulación, y cómo esto varia de circuito en circuito y de enfermedad en enfermedad. "También ayudará a qu el mundo de la ciencia básica y clínica converjan en el estudio de la estimulación cerebral. En estos momento están divididas, pero superándolo se acelerará nuestro entendimiento en ambas esferas" agregó Pouratian.

De hecho, uno de los experimentos que utilizaba estimulación cerebral con circuitos directos ya fue publicado. Hace un mes el equipo de la Universidad Northwestern, liderados por Joel Voss, publicó los resultados del experimento en la revista Science, donde utilizaron estos mismos principios para mejorar la memoria en sujetos que estaban sanos. Esto se hizo utilizando un una técnica no invasiva para estimular el cerebro, llamada TMS y que electrocuta un circuito neuronal conectado al hipocampo, estructura del cerebro que trabaja con la memoria. Para los investigadores encontrar este método fue doblemente excitante, porque sin estimular los circuitos neuronales era imposible llegar al hipocampo, a no ser que se utilizaran técnicas que requieren cirugía cerebral.

Voss explica que sus experimentos y el paper de Fox aluden a la promesa que eventualmente desarrollaremos técnicas clínicas no invasivas que imitan el efecto de aquellas que requieren cirugía, como la estimulación cerebral. "La cirugía cerebral es asociada con muchas complicaciones, incluyendo la muerte, e incluso en las circunstancias más necesarias es cuestionable" dice Voss. De todas formas enfatiza que aun falta mucho trabajo por hacer. "Si utilizas una técnica que influye un circuito neurona completo, en mucho casos no importará por dónde comienzas" dice Voss.

La teoría de Fox deja un gran pregunta sin respuesta: ¿Qué sucede en las células cerebrales y circuitos neuronales durante una estimulación cerebral producida por una sacudida eléctrica?

Lynn Rogers, neurocientífico de la Universidad Northwestern y coautor del paper en Science, explica que esta pregunta es muy complicada, pero una teoría que prevalece es que "ciertos tipos de estimulación hacen mas o menos posible que algunas neuronas se active" ella dice. "Y la idea general es que las neuronas que se encuentras unidas también se activarán al mismo tiempo". Rogers agrega que, sin embargo, los científicos no están seguros que eso sea cierto en todos los circuitos neuronales o solo en algunos, e indican que aun no hemos descubierto la razón fisiológica de por qué los estímulos se mueven por estos circuitos neuronales.

Pero Fox y los demás están felices con que el paper del grupo de investigación signifique más preguntas que respuestas. "Lo que viene ahora es la mejor parte" dice Fox. "Lo que hemos hecho es crear un marco teórico. Si los futuros experimentos basados en nuestro marco servirán como un avance o para el entendimiento clínico, aun está por verse".