Dar en el blanco con estimulación cerebral profunda no invasiva: terapia potencial para la adicción, la depresión y el TOC

Los trastornos neurológicos, como la adicción, la depresión y el trastorno obsesivo-compulsivo (TOC), afectan a millones de personas en todo el mundo y, a menudo, se caracterizan por patologías complejas que involucran múltiples regiones y circuitos cerebrales. Estas afecciones son notoriamente difíciles de tratar debido a la naturaleza intrincada y poco comprendida de las funciones cerebrales y al desafío de administrar terapias a las estructuras cerebrales profundas sin procedimientos invasivos.

En el campo de la neurociencia en rápida evolución, la estimulación cerebral no invasiva es una nueva esperanza para comprender y tratar una gran variedad de afecciones neurológicas y psiquiátricas sin intervención quirúrgica ni implantes. Los investigadores, dirigidos por Friedhelm Hummel, que ocupa la Cátedra Defitchech de Neuroingeniería Clínica en la Facultad de Ciencias de la Vida de la EPFL, y el postdoctorado Pierre Vassiliadis, son pioneros en un nuevo enfoque en este campo, abriendo fronteras en el tratamiento de afecciones como la adicción y la depresión.

Su investigación, aprovechando la estimulación eléctrica por interferencia temporal transcraneal (tTIS), se dirige específicamente a regiones profundas del cerebro que son los centros de control de varias funciones cognitivas importantes y están involucradas en diferentes patologías neurológicas y psiquiátricas. La investigación, publicado en Naturaleza Comportamiento Humanodestaca el enfoque interdisciplinario que integra medicina, neurociencia, computación e ingeniería para mejorar nuestra comprensión del cerebro y desarrollar terapias potencialmente transformadoras.

«La estimulación cerebral profunda invasiva (ECP) ya se ha aplicado con éxito a los centros de control neuronal profundamente arraigados 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 apuntar a estas regiones».

Vassiliadis, autor principal del artículo, médico con un doctorado conjunto, describe el tTIS como el uso de dos pares de electrodos conectados al cuero cabelludo para aplicar campos eléctricos débiles dentro del cerebro.

«Hasta ahora, no podíamos apuntar específicamente a 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 que cualquier tratamiento fuera ineficaz. Este enfoque nos permite seleccionar estimulan regiones cerebrales profundas que son importantes en los trastornos neuropsiquiátricos», explica.

La técnica innovadora se basa en el concepto de interferencia temporal, explorado inicialmente en modelos de roedores y ahora traducido con éxito a aplicaciones humanas por el equipo de EPFL. En este experimento, un par de electrodos se ajusta a una frecuencia de 2000 Hz, mientras que el otro se ajusta a 2080 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 momento cuando 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 frecuencias de base altas (p. ej., 2000 Hz) no estimulan la actividad neuronal directamente, lo que deja el tejido cerebral interpuesto no afectado y centra el efecto únicamente en la región objetivo.

El foco de esta última investigación es el cuerpo estriado humano, un actor clave en los mecanismos de recompensa y refuerzo. «Estamos examinando cómo el aprendizaje por refuerzo, esencialmente cómo aprendemos a través de recompensas, puede verse influenciado al apuntar a frecuencias cerebrales específicas», dice Vassiliadis. Al aplicar estimulación del cuerpo estriado a 80 Hz, el equipo descubrió que podían alterar su funcionamiento normal, afectando directamente al proceso de aprendizaje.

El potencial terapéutico de su trabajo es inmenso, particularmente para condiciones como la adicción, la apatía y la depresión, donde los mecanismos de recompensa juegan un papel crucial. «En las adicciones, por ejemplo, las personas tienden a exagerar las recompensas. Nuestro método podría ayudar a reducir este énfasis patológico excesivo», señala Vassiliadis, que también es investigador en el Instituto de Neurociencia de la 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 fue probar la hipótesis de que 80 Hz afectan el cuerpo estriado, y lo logramos interrumpiendo su funcionamiento. Nuestra investigación también es prometedora en la mejora del comportamiento motor y el aumento de la actividad del cuerpo estriado, particularmente en adultos mayores con capacidades de aprendizaje reducidas», Vassiliadis añade.

Hummel, un neurólogo capacitado, ve esta tecnología como el comienzo de un nuevo capítulo en la estimulación cerebral, ofreciendo un tratamiento personalizado con métodos menos invasivos. «Estamos buscando un enfoque no invasivo que nos permita experimentar y personalizar el tratamiento para la estimulación cerebral profunda en las primeras etapas», dice.

Otra ventaja clave de tTIS son sus efectos secundarios mínimos. La mayoría de los participantes en sus estudios informaron sólo sensaciones leves en la piel, lo que lo convierte en un enfoque altamente tolerable y amigable para el paciente.

Hummel y Vassiliadis son optimistas sobre el impacto de su investigación. Visualizan un futuro en el que las terapias de neuromodulación no invasivas podrían estar fácilmente disponibles en los hospitales, ofreciendo un alcance de tratamiento expansivo y rentable.