Apuntes científicos desde el MIT

Apuntes científicos desde el MIT

Este Blog empezó gracias a una beca para periodistas científicos en el Instituto Tecnológico de Massachusetts (MIT) en Boston, donde pasé un año aprendiendo ciencia con el objetivo de contarla después. Ahora continúa desde Nueva York buscando reflexiones científicas en otras instituciones, laboratorios, conferencias, y conversando con cualquier investigador que se preste a compartir su conocimiento.

Medir conciencia y actividad cerebral durante el coma

Por: | 05 de marzo de 2013

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Tras un accidente de coche y 5 años en un estado de mínima conciencia durante el que sólo tenía movimientos espasmódicos y balbuceaba sonidos sin sentido, George abrió los ojos y empezó a hablar la noche que su madre li dio un somnífero para intentar tranquilizarle.

 

Cuando una parada cardiorrespiratoria impide que llegue oxígeno al cerebro y se produce muerte neuronal, o cuando un traumatismo cerebral rompe las conexiones entre el tronco del encéfalo, tálamo y córtex, el afectado puede entrar en un estado de coma.

Screen Shot 2013-03-05 at 8.53.51 AMDurante un estado de coma el tronco encefálico (brain stem) en la base de tu cerebro todavía está activo y se conservan las funciones básicas que mantienen el organismo vivo. El paciente respira, regula las constantes vitales y puede sobrevivir alimentándose artificialmente, pero no hay actividad en las áreas superiores del cerebro ni se expresa movimiento alguno que indique un mínimo nivel de conciencia o contacto con el mundo exterior.

Técnicamente hablando el coma sólo dura unas pocas semanas. Tras ellas se pasa o bien a un estado vegetativo idéntico al coma pero en el que sí se producen movimientos espontáneos de ojos, o a un estado de mínima conciencia en el que el paciente puede llegar a seguir a alguien con la mirada o responder instrucciones muy básicas, o dependiendo de la lesión, se recupera una conciencia plena con mayor o menor grado de discapacidad.

Todo depende en gran parte de la conexión entre el tálamo y el córtex. Si la pierdes por completo estarás en un estado vegetativo inconsciente y completamente aislado del mundo exterior. Si queda cierta conectividad se puede recuperar un mínimo de conciencia, o incluso evolucionar hasta salir del coma. “Pero el diagnóstico no siempre es tan sencillo”, me explica Andrew Goldfine durante mi visita al Burke Neurorehabilitation Center de Nueva York, quien investiga maneras de identificar cuando el paciente está más consciente de lo que suponemos, e intentar predecir cuando se podrá salir del coma y cuando no.

Andrew copyMovimientos o respuesta al mundo exterior no siempre es buen indicativo del grado de conciencia que puede tener el individuo”, me insiste Andy citándome el caso de Jean-Dominique Bauby (libro y película The Diving Bell and the Butterfly), quien tras una embolia y 20 días en coma despertó siendo absolutamente consiente de su estado pero sin poder mover un solo músculo de su cuerpo, a excepción de la capacidad de parpadear el ojo izquierdo a voluntad. Eso le ofreció la posibilidad de comunicarse con el exterior a pesar de su locked-in syndrome, pero “¿qué hubiera pasado si la embolia le hubiera afectado también a ese músculo ocular? Nunca hubiéramos imaginado que estaba consiente”, dice Andrew, añadiendo que “últimamente estamos viendo casos de gente que tienen mucho más dañado el sistema motor que el de la conciencia, y parecen menos conscientes de lo que en realidad están”. 

El locked-in syndrome se produce cuando el daño cerebral se localiza en una zona concreta detrás del cuello donde están las arterias basilares que llevan sangre al tronco encefálico. Entonces muere una parte inferior del tronco encefálico repleta de fibras responsables del movimiento, y en casos dramáticos el paciente puede –a pesar de estar consciente- quedar en un estado aparentemente idéntico al vegetativo. “Un buen neurofisiólogo será capaz de detectar las sutiles diferencias que distinguen una situación de otra, pero hay casos en que no hay manera de saberlo”, insiste Andy, citando el trabajo científico que supuso una revolución en el campo.

 

Jugar a tenis en estado vegetativo

En 2006 Adrian Owen publicó en Science el impactante artículo “Detecting awareness in the vegetative state”. Owen reclutó a varios pacientes en estado vegetativo por traumatismo cerebral, los puso bajo un escáner de resonancia magnética funcional, y a pesar de que ninguno mostraba la mínima señal de conciencia, les pidió que se imaginaran estar jugando a tenis. La sorpresa mayúscula llegó cuando en uno de ellos se activaron las áreas cerebrales asociadas a la planificación de actividad motora. Cuando después le pidieron imaginarse pasear por su casa, “el escáner reveló actividad en la misma área del hipocampo que se activaría en ti o en mi”, me dice Andrew Goldfine. “Fue muy excitante. Repitieron las pruebas y esa persona en supuesto estado vegetativo reaccionaba ante instrucciones, lo cual demostraba que era capaz de escuchar, entender el lenguaje, y elaborar una respuesta. Pero no hacer ningún movimiento”.

Tres años más tarde Martin Monti del grupo de Owen publicó un nuevo estudio en el que introdujo en el fMRI a 54 pacientes en estado vegetativo o de mínima conciencia, y observó que 5 de ellos podían también modular su actividad cerebral en función de las instrucciones llegadas del exterior. Tres de ellos habían mostrado anteriormente un limitado grado de conciencia, pero en dos de ellos la exploración clínica previa no reveló conciencia alguna. Uno de estos últimos fue capaz incluso de responder preguntas bajo el código “si quieres responder “si” piensa en jugar a tenis, y si quieres responder “no” piensa en pasear por tu casa”.  “This is scary!”, me dice Andrew, “porque sugiere que esa persona estaba consciente pero era la primera vez que se comunicaba en años”.

 

Comunicarse con actividad cerebral

Los escáneres de fMRi son carísimos y engorrosos y no resultan prácticos como elemento diagnóstico. Por eso el grupo de Andrew Goldfine y Nicholas Schiff en la Cornell University plantearon la posibilidad de utilizar electroencefalografía (registrar actividad eléctrica del cerebro) para identificar diferentes grados de conciencia más allá del movimiento.

Screen Shot 2013-03-05 at 9.09.05 AMEn la electroencefalografía o EEG simplemente se colocan varios sensores en la cabeza para registrar actividad. Es portable, se puede tener fácilmente en la habitación del hospital o en casa, y en teoría llegar a crear una interfaz con un ordenador con el que poder comunicarse. Importante: está en fase de investigación todavía.

Goldfine y Schiff han desarrollado un método parecido al de Owen donde pidieron a 20 pacientes con mínimo estado de conciencia que imaginaran estar nadando. De todos ellos, sólo en una persona con locked-in syndrome y otra en estado de mínima conciencia se detectó actividad en un área relacionada con la resolución espacial.

Ahora están perfeccionando el protocolo y ampliando a muchos más centros con “el objetivo de desarrollar métodos para detectar diferentes grados de conciencia, y eventualmente predecir quien puede despertar algún día”, dice Andrew, añadiendo el siguiente paralelismo: “antes analizábamos el estado cardiovascular viendo si a alguien le costaba subir escaleras. Ahora tenemos electrocardiogramas que nos permiten ser más precisos. Queremos hacer lo mismo con el cerebro en estados de mínima conciencia, que todavía estamos evaluando en función de interacción con el exterior”. 

Recientemente ha estallado una controversia científica importante: En 2011 Adrian Owen publicó un paper en Lancet explicando que midió la actividad EEG de 16 pacientes en estado vegetativo, y 3 mostraban signos de plena conciencia. Eso era tremendamente significativo, y sorprendió mucho al equipo de Goldfine, quienes solicitaron al equipo de Owen sus datos para reanalizarlos. Su conclusión, publicada el pasado febrero 2013 en Lancet fue que se habían equivocado, que con la EEG estaban midiendo actividad de los músculos craneales, que con un análisis más meticuloso no se veía ningún signo de conciencia, y que era un tema demasiado sensible como para dar esperanzas a familiares.

 

Moderar esperanzas

No son mitos los casos de personas que se despiertan tras varios años en coma. Andrew me cita como ejemplo a Terry Wallis quien despertó y reaprendió a hablar tras 19 años en estado vegetativo. Pero alimentar la esperanza es muy delicado, y Andrew insiste en que depende mucho de la lesión. Si el daño se ha producido debido a un paro respiratorio las neuronas del cerebro habrán muerto, y si pasados varios meses no se observa signo de mejora, la recuperación es prácticamente imposible. Lo más incierto son traumatismos cerebrales por accidentes donde el cerebro es golpeado, girado, empujado, y se rompen los axones neuronales que van del cortex al tálamo, pero no es un daño neuronal tan severo y la recuperación sí es posible. Las neuronas están todavía allí. Pasados días o semanas algunos pacientes adquieren estado de mínima conciencia, y otros llegan a hacer vida prácticamente normal. Dependiendo de la lesión, pueden quedar problemas en la formación de nuevas, trastornos de lenguaje, o cambios de personalidad. Por ejemplo Terry Wallis recordaba cosas de antes de su accidente, pero no solidificaba nuevos recuerdos y nunca reconoció a su hija de 19 años de la que su mujer estaba embarazada cuando él quedó en coma.

Andrew Goldfine recalca que no se debe depositar gran esperanza en los estados vegetativos, especialmente meses o años después de la lesión. Pero cree que los estados de mínima conciencia son neurológicamente diferentes, porque implica que alguna conexión entre áreas cerebrales sí queda, y el reto es aprender a diagnosticar no sólo a partir de la capacidad de movimiento o respuesta externa. “Mucha gente está más consciente de lo que pensamos, y debemos encontrar maneras de comunicarnos con ellos. Debido a severa disociación entre capacidad de movimiento y conciencia, es posible que se haya dejado morir a personas que estaban plenamente conscientes, o que se hubieran despertado en el futuro”, asegura Goldfine.

 

Cómo acelerar la recuperación

Screen Shot 2013-02-28 at 12.41.27 PMEn estados vegetativos hay poco a hacer. La investigación más intensa se enfoca en cómo acelerar una posible recuperación de personas con mínimo estado de conciencia, en las que las conexiones neuronales no están completamente perdidas. Aquí Andrew me señala todas las rutas por las que fluye la información de activación e inhibición entre ganglios basales, cortex anterior cingulado y prefrontal, y núcleo estriado (striatum). El striatum es un elemento clave en la conectividad de diversas zonas cerebrales, actuando como un sistema modulador. Es la que está apagada en enfermos de párkinson, demasiado activa en Hungtington, y sobre la que actúan algunos fármacos dopaminérgicas como la L-Dopa. Versiones de estos fármacos se están analizando para estimular la conectividad entre cortex y tálamo en pacientes con traumatismo cerebral. Nicholas Schiff también es conocido por utilizar estimulación eléctrica profunda para mejorar la recuperación de conciencia. Se trata de estimular la neurorehabilitación en zonas donde las neuronas y circuitos neuronales están dañadas, pero no muertas del todo.


En este sentido, lo más sorprendente llegó la noche en que la madre de George Melendez, viendo los movimientos de su hijo más alterados de lo habitual, decidió darle un fármaco para dormir llamado Ambien. A los pocos minutos George se calmó, pero para su enorme sorpresa abrió los ojos, empezó a mirar a su alrededor, y parecía interactuar visualmente con ella. Su madre continuó dándole Ambien a diario, e incluso llegó a grabar un video en que se veía la transición de un estado de mínima conciencia a llegar a responder con palabras.

Screen Shot 2013-02-28 at 8.14.20 AMLa comunidad médica estudió el caso. En concreto Nicholas Schiff puso dos veces a George en el scanner de fMRI, la primera sin somnífero en la que se observó inactividad en el cortex cerebral, y la segunda con somnífero en el que el cortex estaba claramente activo. Adrew Goldfine me explica que desde entonces siguen estudiando a George, han visto más casos de pacientes que mejoran con somnífero, y creen que se debe a que actúan específicamente en esta conexión entre tálamo y corteza cerebral.

Conocí a Schiff hace unos meses durante una mesa redonda sobre conciencia en la New York Academy of Sciences. Participaba el Nobel Daniel Kahneman, filósofos, y neurocientíficos, todos discutiendo sobre definiciones. Todos quedamso impresionados cuando Schiff se desmarcó del típico debate estéril sobre la conciencia, y explicó que él la medía, intentaba recuperarla en pacientes que la habían perdido, y tenía que decidir cuándo el esfuerzo ya no merecía la pena. El cerebro humano es fascinante. Está todo allí dentro; intrincado entre conexiones neuronales que aparecen y desaparecen. Scary…

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Hay 5 Comentarios

BUENO YO TENGO MUCHAS DUDAS MI ESPOSO MURIO POR COMPLICACIONES DE UN ACCIDENTE DE AUTO TRAS 9 MECES DE COMA HE IDROCEFALIA ,CANULA Y SONDA PARA COMER PERO NO HABLABA SOLO MOBIA LA MITAD DEL CUERPO PERO YO SIEMPRE DIJE QUE NOS CONOCIA A SU HIJO A SU MAMA Y A MI AUNKE EN EL UNIVERSITARIO SIEMPRE LO VIERON COMO UN VEGETAL ,QUIERO SABER SI ESO PUEDE PASAR QUE AUNQUE NO SE MUEVAN ESTAN CONCIENTES DE LO QUE PASA......GRACIAS

Esta noticia me ha impactado e interesado bastante porque yo pensaba que estando en coma no escuchabas ni entendías nada, es decir, no sabia que existían tipos de coma y me ha parecido interesante lo de que puede seguir con la mirada a una persona.
pero lo que mas me ha impactado ha sido la investigación que hicieron con personas con coma de decirles que se imaginases jugando al tenis, y después a la hora de comprobarlo con el cerebro se comprobó que se lo imaginaron, es decir, pueden escuchar, entender e imaginar.
Por último me ha impactado también que hay formas de recuperación del coma mas rápidas, aunque sean difíciles, pero se puede acelerar el proceso,
La historia de George me ha parecido bonita e interesante.

Es una pena, pero hoy día con todos los adelantos, no se pueden seguir a todos los pacientes, con deterioro cognitivo severo o en coma crónico, con evaluaciones de electroencefalogramas seriados y encontrar a los muchos que seguro deben haber con procesos reversibles (no hay suficientes equipos y gente entrenada). Ya que finalmente es mas prioritario y eficaz, tratar y seguir a los epilépticos. Estoy de acuerdo es muy fascinante evaluar al cerebro, pero en el tercer mundo y aun mas en ciudades pobres y con poca infraestructura el problema es mayor, pero en todas partes hay muchos casos.

Casos mas leves llamarían la atención, refiriéndome a cuadros demenciales y cambios conductuales crónicos. Casos en los que por electroencefalograma se detecta actividad epileptiforme y mejoran abrupta o progresivamente. Así mismo controles posteriores de EEG han mostrado cambios eléctricos súbitos y con antiepilepticos (solamente bien justificados) el paciente mejora. Las benzodiacepinas pueden frenar transitoriamente la actividad epiléptica-eléctrica visto en EEG.

El tema es absolutamente inquitante y nos lleva a cuestiones morales. ¿Hasta que punto se puede mantener aislada a una persona consciente aunque no pueda mover un solo músculo? ¿Cual es límite de dinero que estamos dispuestos a utilizar para que una persona consciente pero inmovil se pueda comunicar con sus seres queridos?

Carla
www.lasbolaschinas.com

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Sobre el autor

Pere Estupinya

. Soy químico, bioquímico, y un omnívoro de la ciencia, que ya lleva cierto tiempo contándola como excusa para poder aprenderla.
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