Tratar las enfermedades mentales con estimulación cerebral no invasiva

Una posible terapia contra la adicción, la depresión y el TOC usando una novedosa técnica para estimular el cerebro con corrientes sin necesidad de cirugía

El cerebro es una máquina eléctrica. Los impulsos eléctricos que viajan de una neurona a otra son los que producen nuestro pensamiento y dirigen nuestra actividad. Desde hace tiempo se sabe que es posible estimular determinadas regiones del cerebro implantando electrodos que suministran corrientes eléctricas, pero por motivos evidentes se utiliza sobre todo con ratones de laboratorio y casos clínicos de personas con lesiones.

Los trastornos neurológicos, como la adicción, la depresión y el trastorno obsesivo-compulsivo (TOC), afectan a millones de personas en todo el mundo y suelen caracterizarse por patologías complejas en las que intervienen múltiples regiones y circuitos cerebrales. Estos trastornos son muy difíciles de tratar debido a la naturaleza compleja y poco conocida de las funciones cerebrales y a la dificultad de aplicar terapias en estructuras cerebrales profundas sin procedimientos invasivos, es decir, sin taladrar el cráneo para implantar electrodos.

Estimulación cerebral no invasiva

En el campo de la neurociencia, en rápida evolución, la estimulación cerebral no invasiva es una nueva esperanza para comprender y tratar una miríada de afecciones neurológicas y psiquiátricas sin intervención quirúrgica ni implantes. Los investigadores, dirigidos por Friedhelm Hummel, titular de la Cátedra Defitchech de Neuroingeniería Clínica de la Escuela de Ciencias de la Vida de la EPFL (Ecole Polytechnique Fédérale de Lausanne, en Suiza), y el posdoctorando Pierre Vassiliadis, son pioneros en este campo y abren nuevas fronteras en el tratamiento de enfermedades como la adicción y la depresión.

Su investigación, basada en la estimulación eléctrica transcraneal por interferencia temporal (tTIS), se centra específicamente en regiones cerebrales profundas que son los centros de control de varias funciones cognitivas importantes y están implicadas en distintas patologías neurológicas y psiquiátricas. La investigación, publicada en Nature Human Behaviour, pone de relieve el enfoque interdisciplinar que integra medicina, neurociencia, computación e ingeniería para mejorar nuestra comprensión del cerebro y desarrollar terapias que pueden cambiar vidas.

«La estimulación cerebral profunda (ECP) invasiva ya se ha aplicado con éxito en los centros de control neuronal más profundos para frenar la adicción y tratar el Parkinson, el TOC o la depresión», afirma Hummel. «La diferencia clave con nuestro enfoque es que no es invasivo, lo que significa que utilizamos estimulación eléctrica de bajo nivel en el cuero cabelludo para dirigirnos a estas regiones».

Electrodos en el cuero cabelludo y señales que interfieren

Vassiliadis, autor principal del trabajo, doctor en medicina con un doctorado conjunto, describe el tTIS como el uso de dos pares de electrodos adheridos al cuero cabelludo para aplicar campos eléctricos débiles dentro del cerebro. «Hasta ahora no podíamos atacar específicamente estas regiones con técnicas no invasivas, ya que los campos eléctricos de bajo nivel estimularían todas las regiones entre el cráneo y las zonas más profundas, lo que haría ineficaz cualquier tratamiento. Este enfoque nos permite estimular selectivamente regiones cerebrales profundas que son importantes en los trastornos neuropsiquiátricos», explica.

La innovadora técnica se basa en el concepto de interferencia temporal, explorado inicialmente en modelos de roedores y trasladado ahora con éxito a aplicaciones humanas por el equipo de la EPFL. En este experimento, un par de electrodos se ajusta a una frecuencia de 2.000 Hz, mientras que otro se ajusta a 2.080 Hz. Gracias a modelos computacionales detallados de la estructura cerebral, los electrodos se colocan específicamente en el cuero cabelludo para garantizar que sus señales se crucen en la región objetivo.

Es en este punto donde se produce la magia de la interferencia: la ligera disparidad de frecuencia de 80 Hz entre las dos corrientes se convierte en la frecuencia de estimulación efectiva dentro de la zona objetivo. La brillantez de este método reside en su selectividad; las altas frecuencias de base (por ejemplo, 2.000 Hz) no estimulan directamente la actividad neuronal, dejando intacto el tejido cerebral intermedio y centrando el efecto únicamente en la región objetivo.

Esta última investigación se centra en el cuerpo estriado humano, clave en los mecanismos de recompensa y refuerzo. «Examinamos cómo el aprendizaje por refuerzo, es decir, cómo aprendemos a través de recompensas, puede verse influido por frecuencias cerebrales específicas», explica Vassiliadis. Estimulando el cuerpo estriado a 80 Hz, el equipo descubrió que podía alterar su funcionamiento normal, afectando directamente al proceso de aprendizaje.

El potencial terapéutico de su trabajo es inmenso, sobre todo para enfermedades como la adicción, la apatía y la depresión, en las que los mecanismos de recompensa desempeñan un papel crucial. «En la adicción, por ejemplo, la gente tiende a acercarse demasiado a las recompensas. Nuestro método podría ayudar a reducir este énfasis excesivo patológico», señala Vassiliadis, que también es investigador del Instituto de Neurociencia de UCLouvain.

Además, el equipo está explorando cómo diferentes patrones de estimulación pueden no sólo alterar sino también mejorar potencialmente las funciones cerebrales. «Este primer paso consistía en probar la hipótesis de que 80 Hz afectan al cuerpo estriado, y lo hicimos alterando su funcionamiento. Nuestra investigación también resulta prometedora para mejorar el comportamiento motor y aumentar la actividad del cuerpo estriado, sobre todo en adultos mayores con capacidades de aprendizaje reducidas», añade Vassiliadis.

Hummel, neurólogo de formación, ve esta tecnología como el principio de un nuevo capítulo en la estimulación cerebral, que ofrece un tratamiento personalizado con métodos menos invasivos. «Estamos ante un enfoque no invasivo que nos permite experimentar y personalizar el tratamiento de la estimulación cerebral profunda en las primeras fases», afirma. Otra ventaja clave del tTIS son sus mínimos efectos secundarios. La mayoría de los participantes en sus estudios sólo informaron de sensaciones leves en la piel, lo que lo convierte en un método muy tolerable y fácil de usar para el paciente.

Hummel y Vassiliadis son optimistas sobre las repercusiones de su investigación. Imaginan un futuro en el que las terapias neuromoduladoras no invasivas estén disponibles en los hospitales y ofrezcan un tratamiento rentable y amplio.

REFERENCIA

Non-invasive stimulation of the human striatum disrupts reinforcement learning of motor skills

Foto: Imagen de una zona profunda del cerebro, el cuerpo estriado, clave en los mecanismos de recompensa y refuerzo. CRÉDITO: EPFL