Francesco Clark sufrió una lesión cervical a los 24 años cuando su cabeza golpeó bruscamente el borde de la piscina en su casa en Long Island, Nueva York.

Sus vértebras 4 y 5 se desplazaron en el momento del impacto, pinzaron con violencia la médula espinal –ese largo cordón blanquecino localizado en el canal vertebral, encargado de llevar impulsos nerviosos, comunicando el encéfalo con el cuerpo– y, de repente, quedó interrumpida la comunicación entre su cerebro y el sistema nervioso por debajo del punto de la lesión. Francesco estaba consciente, pero no sentía su cuerpo ni podía mover ningún músculo de sus brazos o piernas.

La gran inflamación que se produce después de cualquier lesión medular dañó todavía más sus nervios –por eso actuar rápido tras un accidente como este es tan importante– e hizo que a las pocas horas Francesco necesitara respiración artificial, pues perdió también control de sus músculos torácicos.

En algunos pacientes, a medida que el edema disminuye, poco a poco regresan algunas de sus funciones motoras y sensitivas, pero en el caso de Francesco el daño había sido demasiado severo: dejó de requerir respiración artificial, pero los médicos le dijeron que nunca más podría volver a mover sus brazos y sus piernas. Había quedado tetrapléjico y absolutamente paralizado de cuello para abajo.

Imagen de Resonancia Magnética de la lesión cervical de Francesco Clarck, 18 meses después del accidente. Fuente: “Preserved corticospinal conduction without voluntary movement after spinal cord injury”. Spinal Cord (2013) 51, 765–767
 

Sin embargo, Francesco se resistió a abandonar. Armado de una descomunal fuerza de voluntad, y apoyado por una holgada situación económica familiar, construyó un gimnasio en su casa, contrató un terapeuta personal que ejercitaba sus músculos más de seis horas al día y buscó centros de investigación por todo Estados Unidos que accedieran a incorporarlo en algunos de sus estudios clínicos experimentales. Así es como en 2008 llegó al Burke Medical Research Institute de Nueva York y a las manos de la doctora e investigadora española Mar Cortés.

Cuando no todos los hilos se rompen
Cuando los investigadores examinaron a Francesco vieron que había logrado una cierta capacidad motora en los hombros. Aunque con mucha dificultad, podía levantarlos y bajarlos de manera rudimentaria. El equipo del Burke Institute decidió enrolarle en un estudio de entrenamiento robótico.

El robot training o entrenamiento robótico ofrece algunas ventajas respecto la rehabilitación convencional.  Los pacientes pueden estar moviendo una palanca o realizan diferentes ejercicios conectados a una máquina, de manera que se registran datos del movimiento, se interpretan para sugerir entrenamientos más específicos, e incluso el robot ayuda a completar la acción de manera controlada.  

Francesco Clark durante una sesión de Estimulación Asociativa Espinal. Foto de Mar Cortés.
 

Tener la presencia diaria de un terapeuta experimentado es mejor en algunos aspectos, pero el robot permite hacer muchísimas más repeticiones, interpretar mejor las necesidades y apoyar mecánicamente el movimiento, para así  ejercitar mucho más las fibras nerviosas que pudieran quedar todavía activas.

Algo sorprendente pasó con Francesco. “Su mejora fue espectacular, muchísimo más rápida y significativa que la del resto de participantes”, explica Mar Cortés. “Si los grados de mejora esperados están entre 1 y 6, el suyo era de 16. Al principio estábamos desconcertados”.

Lo que ocurría con Francesco era que en realidad su lesión medular no era completa. Si imaginamos la médula espinal como si fuera una cuerda formada por miles y miles de finos hilillos, algunos de esos hilos (fibras nerviosas) estaban todavía intactos por el centro de la lesión.

Existen muchas lesiones medulares incompletas, en las que queda un remanente de tráfico de información por la columna. Lo que ocurre es que este tráfico suele ser nimio y con nervios que no codifican precisamente para funciones motoras o sensitivas. Cuando algunos pacientes dicen tener sensaciones, suelen ser por estos pocos nervios que quedaron intactos. Y es justo gracias a ellos que la rehabilitación ofrece algunas mejoras, pero por lo general son muy limitadas.

El caso de Francesco era diferente; su mejora era muy considerable. Intrigados, los investigadores del Burke Institute hicieron pruebas para ver qué actividad eléctrica mantenían los nervios de los brazos de Francesco, y vieron que aunque la lesión era muy severa, su sistema nervioso periférico estaba en bastante buen estado. “Esto nos dio esperanzas frente a un nuevo diseño experimental”, cuenta Mar Cortés.

Reconectar, reforzar y reconfigurar fibras nerviosas
Desde hace tiempo se conoce que las sinapsis y circuitos neuronales se refuerzan cada vez que se activan de manera repetitiva. Sin ir más lejos, esta es la base neurofisiológica del aprendizaje.

Lo que el equipo de Cortés estaba intentando realizar con la Spinal Associative Stimulation o “Estimulación Asociativa Espinal” era identificar nervios que todavía mostraran cierto flujo de información por la médula e intentar estimularlos eléctricamente en ambos extremos para conseguir reforzarlos.

Y no solo eso; si lograban ser muy precisos en tiempos y zonas específicas del cerebro y los músculos, los investigadores podrían llegar a reconfigurar estas fibras nerviosas para hacer pasar una información nueva.

En muchas lesiones medulares incompletas existe tráfico de señales nerviosas, pero son muy débiles o descodificadas de cualquier información, de manera que no hay efecto fisiológico ninguno. La idea es aprovechar la enorme plasticidad del cerebro para reconfigurar estas vías y diseñar la nueva información nerviosa que queremos que transite.

Cortés ha pasado infinidad de horas utilizando Estimulación Magnética Transcraneal (TMS) áreas concretas del cerebro de Francesco, en sincronía con algunos músculos de sus brazos y manos, y los resultados son espectaculares.  La TMS es una técnica en la que se usan imanes para estimular las células nerviosas del cerebro. Francesco es ahora capaz de mover sus brazos a voluntad, y como se distingue en el vídeo cedido por el Burke Institute, incluso mover la muñeca y tener capacidad de pinza con sus dedos.

 

“Esto es una mejora de nivel de vida abismal”, explica Cortés. “Francesco ha pasado de estar paralizado en su cama a rascarse si le pica, comer por sí solo, poder utilizar un ipad, y sentirse laboralmente activo”. De hecho Francesco ha fundado una empresa de productos cosméticos tremendamente exitosa, y mejora día a día. “Estamos empezando a observar señales motoras en sus piernas” añade Cortés, quien junto a su jefe Dylan Edwards y al español Álvaro Pascual Leone acaba de recibir una beca de medio millón de dólares del NIH para seguir investigando en esta Spinal Associative Stimulation que busca activar simultáneamente nervios y corteza cerebral para crear nuevos canales de información.

Un nuevo paradigma
Lo que no se utiliza se pierde, tanto en los músculos como el cerebro. Por ello es tan importante pensar que no solo se tiene que reparar la lesión, sino también reconfigurar todo el sistema nervioso. “Los éxitos más notables están llegando de la combinación de terapias que actúan a sobre la lesión –ya sean células madre o prótesis– junto con el entrenamiento robótico y la estimulación espinal asociativa”, transmite de manera optimista Cortés.

“Nos enfocamos mucho en reparar la herida medular, pero eso es insuficiente; a veces nos olvidamos de que el cerebro y los nervios por debajo de la lesión han cambiado”, explica Mar Cortés, insistiendo en que “con el desuso, las áreas cerebrales que codificaban para el movimiento de una pierna se reconfiguran totalmente. Al poco tiempo tras la lesión esas neuronas ya están haciendo otra cosa”.

Joan Vidal, jefe de la unidad de lesión medular del Instituto Guttmann en Barcelona, España, concuerda es que la forma de tratar heridas en la espina dorsal está cambiando. "Estamos frente a un nuevo paradigma en la rehabilitación de lesiones incompletas, en que combinamos robots para movimientos repetitivos con neuromodulación para estimulación cortical. Los resultados experimentales de Mar Cortés nos muestran que esta combinación de estrategias es el camino a seguir".

Mar Cortés con el gorro de la empresa StarLab que utiliza para estimular eléctricamente zonas específicas del córtex cerebral. Foto de Pere Estupinyà
 

"Hemos avanzado más en los últimos 15 años que en los 1.000 anteriores", asegura Vidal.  El experto explica que la neuroimagen resultó ser muy útil para observar el cerebro, pero no permitía cambiar nada. Ahora, con  las técnicas de estimulación cerebral, empieza a ser posible cambiar cosas del cerebro y ver resultados".

Cortés confía en que estas nuevas técnicas hará que heridas en las vértebras, como la de Francesco, no dejen a una persona sin movilidad en sus extremidades.

“Hay investigadores excelentes por todo el mundo logrando grandes progresos. La ciencia avanza de manera lenta, pero a veces ofrece saltos conceptuales enormes, y yo creo que en lesión medular estamos cerca de uno de ellos”, concluye esperanzada Cortés.