Reacción a "La estimulación cerebral profunda mejora la marcha tras una lesión medular"

El trabajo tiene una relevancia especial porque se propone de forma novedosa que el hipotálamo lateral es una diana terapéutica para promover la recuperación de la marcha en personas con lesión medular incompleta. En la línea de investigación de G. Courtine y J. Bloch se busca potenciar las conexiones cerebro-médula espinal en pacientes con lesión medular incompleta con el fin de optimizar la recuperación de la función de caminar. Para ello es necesario identificar las estructuras motoras del encéfalo que envían sus axones a la médula espinal participando en la función de caminar, y potenciar su actividad para contribuir a la recuperación de la función dañada.  

La aproximación experimental ha partido del modelo de ratón con lesión medular incompleta, en el que estudian la activación de las estructuras encefálicas durante la recuperación de la marcha. El resultado mostró que se activaron estructuras motoras muy conocidas como la corteza motora, la formación reticular del tronco del encéfalo, los núcleos pedúnculo pontinos y el núcleo cuneiforme. Además, hallaron que el hipotálamo lateral se activaba durante el proceso de recuperación de la marcha en estos animales.  

Es un resultado completamente novedoso ya que las funciones principales (conocidas) de este núcleo encefálico no incluyen función motora, ni proyecciones directas a la médula espinal. A partir de aquí, utilizando la técnica de optogenética demuestran que la activación selectiva de las neuronas excitadoras del hipotálamo lateral incrementa el proceso de recuperación de la función de caminar en ratones con lesión medular incompleta. Además, encuentran que hay una conexión directa del hipotálamo lateral con la formación reticular del tronco del encéfalo (vGi), que tiene abundantes conexiones neuronales con la médula espinal y cuya función principal es la coordinación de movimientos, en particular la marcha. 

El trabajo demuestra que la conexión anatómica y funcional del hipotálamo lateral con la vGi es fundamental para la recuperación de la función de andar en ratones con lesión medular incompleta.  

Pero la optogenética es una técnica que no se puede utilizar (todavía) en humanos para activar núcleos o grupos neuronales en el encéfalo. Por tanto, aplican la estimulación cerebral profunda (DBS), que es una técnica de estimulación neuronal mediante electrodos implantados en el cerebro que sí se utiliza en humanos para diferentes patologías (párkinson, trastorno obsesivo compulsivo, etc), sobre el hipotálamo lateral para producir el mismo efecto beneficioso en ratones. 

Posteriormente pasan a la rata como modelo experimental, ya que en trabajos anteriores han desarrollado un programa de rehabilitación asistida por robot, en el que la rata está en posición vertical y camina con las patas traseras. Lo destacado de usar el modelo de rata con terapia de rehabilitación es que, además, pueden aplicar la DBS sobre el hipotálamo lateral en animales con una contusión medular severa. El resultado confirma que las ratas tratadas con rehabilitación y DBS en el hipotálamo lateral tuvieron mejor recuperación funcional que las no tratadas con DBS y/o rehabilitación. Además, de manera importante se observó que los efectos del tratamiento combinado fueron efectivos incluso cuando se dejó de aplicar DBS, y permaneció en el tiempo.  

Los datos obtenidos en los modelos animales permitieron avanzar hacia su aplicación en dos personas con lesión medular crónica e incompleta, que conservaban la función de caminar con ayuda de andador o dispositivos de apoyos. La mayor dificultad se encontró en cómo situar correctamente en el hipotálamo lateral el electrodo de estimulación para realizar la DBS, ya que la anatomía del núcleo no permite un acceso fácil a la región de interés. Se utilizaron imágenes de resonancia magnética combinadas con imágenes de tensor de difusión para identificar la localización precisa de la región de interés en el hipotálamo lateral. Además, durante la operación de colocación, los pacientes estuvieron despiertos, lo que permitió estimular una vez llegados a las coordenadas cerebrales y confirmar que los pacientes o movían las piernas o sentían necesidad de hacerlo.  

Los pacientes tuvieron mejoras desde el momento en que se inició la estimulación DBS después de la implantación de los electrodos. Posteriormente se sometieron a una rehabilitación programada que incorporó la estimulación del hipotálamo lateral mediante DBS. En los dos casos se alcanzaron mejoras significativas sobre su estado anterior, superando la ejecución de los test clínicos de valoración, incluso cuando el estimulador estuvo apagado. Este último resultado incida que la terapia combinada con DBS puede producir incremento de conexiones retículo-espinales y con ello mejorar la función de los pacientes.  

Hay dos matices importantes de este trabajo: 

1. La formación reticular gigantocelular del tronco del encéfalo es una estructura clave para reactivar el patrón de marcha y otros movimientos después de lesión medular, pero es una región encefálica de muy difícil acceso, y alto riesgo de provocar mayor daño. Por eso, encontrar que el hipotálamo lateral para activar a la formación reticular gigantocelular para finalmente promover la recuperación de la marcha es un paso clave, y es que el acceso para DBS del hipotálamo lateral es fácil y seguro desde el punto de vista quirúrgico y terapéutico.  
2. Considerando que el hipotálamo lateral tiene diversas funciones en la regulación del comportamiento de los individuos será fundamental definir los pasos siguientes para descartar efectos secundarios sobre otras funciones del núcleo y determinar si los parámetros de estimulación DBS que producen mejora deben ser generales o individualizados. 

Este estudio tiene puntos clave para comprender los avances:  

1. El uso de modelos animales es necesario para la identificación de nuevas dianas terapéuticas mediante técnicas experimentales avanzadas. 
2. El desarrollo de nuevas terapias combinadas en modelos animales optimiza la recuperación de funciones afectadas por la lesión medular. 
3. Los protocolos experimentales desarrollados en animales se pueden trasladar a humanos para probar los efectos positivos y descartar efectos adversos o indeseados.