Blog

Mar 07, 2024

El cerebro traumatizado

Reportajes |Marzo-abril de 2012 Investigación de lesiones, recuperación y reparación Después de lo que parecía ser un accidente automovilístico leve hace cinco años, “John” comenzó a sufrir una serie de síntomas: dolores de cabeza, fatiga,

Características|Marzo-abril 2012

Investigación de lesiones, recuperación y reparación.

Después de lo que pareció ser un accidente automovilístico leve hace cinco años, “John” comenzó a sufrir una serie de síntomas: dolores de cabeza, fatiga, irritabilidad y dificultad para concentrarse. En el momento del accidente (John fue chocado por detrás por el conductor detrás de él) le diagnosticaron una conmoción cerebral y un latigazo cervical leve. Pero él y su esposa habían estado luchando con las consecuencias desde entonces.

Los escáneres cerebrales no mostraron daños visibles y, durante los años siguientes, John visitó a varios médicos y especialistas que le dieron un régimen desordenado de medicamentos y recomendaciones, pero ninguna solución. La apatía, la depresión, la ira y los cambios de humor tensaron su matrimonio y su vida familiar hasta el punto de ruptura. "Era simplemente una situación horrible", dice. Finalmente, su esposa le consiguió una cita con Beth Adams, especialista en rehabilitación de neurotraumatismos y administradora de casos en el Spaulding Hospital North Shore. Adams diagnosticó el síndrome posconmoción cerebral y conectó a la pareja con médicos, incluido el profesor Charlton de medicina física y rehabilitación Ross Zafonte en el Spaulding Rehabilitation Hospital en Boston.

Ver al equipo de especialistas allí “ha cambiado completamente mi vida”, dice John. Ha estado siguiendo un régimen más sistemático de medicamentos para sus síntomas y está recibiendo terapia cognitivo-conductual para aprender a controlar los cambios de humor y la fatiga.

John es uno de los más de cinco millones de personas en los Estados Unidos que viven con los efectos a largo plazo de una lesión cerebral traumática (TBI) causada por la fuerza repentina de una caída, un golpe o una explosión. Algunas lesiones dejan a los pacientes vivos pero inconscientes o gravemente afectados. Otros son aparentemente leves, pero causan cambios sutiles pero persistentes en el estado de ánimo, la memoria y las capacidades cognitivas. Se estima que 1,4 millones de estadounidenses sufren una lesión cerebral traumática cada año, y millones más sufren conmociones cerebrales relacionadas con los deportes o la recreación. (La mayoría de estos últimos se recuperan rápidamente, pero algunos experimentan síntomas durante meses o años). Entre los soldados estadounidenses que han sufrido lesiones en Irak y Afganistán, una estimación sitúa la tasa de TBI en casi el 20 por ciento.

Tendemos a pensar en una lesión traumática como un proceso físico simple, como un corte o un hematoma. Pero Zafonte, presidente del departamento de medicina física y rehabilitación de la Facultad de Medicina de Harvard (HMS), dice que es más exacto pensar en la TBI como una enfermedad, porque sus efectos se extienden mucho más allá de la lesión física y pueden desarrollarse durante largos períodos de tiempo. . A diferencia del daño resultante de un derrame cerebral, que a menudo se localiza en una parte del cerebro, las lesiones traumáticas suelen afectar muchas áreas del cerebro de manera a veces impredecible.

La TBI ha atraído un nuevo interés recientemente, en gran parte reflejando una creciente conciencia de los problemas de los soldados y de víctimas tan destacadas como la congresista de Arizona Gabrielle Giffords y los atletas que han muerto o han desarrollado enfermedades cerebrales después de múltiples golpes en la cabeza. Zafonte dice que el campo estaba en gran medida tranquilo cuando llegó al HMS hace varios años, pero ahora espera que Harvard se convierta en un centro líder para el trabajo sobre TBI en los próximos años. Hoy en día, los investigadores de Spaulding y otros hospitales afiliados a Harvard están recopilando datos sobre los pacientes e investigando terapias e intervenciones que podrían mejorar la recuperación de lesiones agudas o efectos relacionados a largo plazo. Utilizando imágenes, estudios en animales y experimentos con células cultivadas, esperan ayudar a disipar los misterios que rodean las lesiones cerebrales.

Las mejoras en la atención médica han salvado la vida de personas con algunas de las lesiones cerebrales más graves. Pero el éxito tiene consecuencias: el sistema de salud se enfrenta ahora al largo y complicado desafío de rehabilitar a estos pacientes. "Todas estas personas no sólo sobreviven", dice Zafonte, "sino que sobreviven con discapacidades graves".

Joseph Giacino, director de neuropsicología de rehabilitación en Spaulding y profesor asociado de medicina física y rehabilitación, atiende a algunos de los pacientes con lesiones más graves, aquellos que a menudo han sido descartados como desesperados. Fue reclutado en el hospital hace un año y medio para dirigir un programa de tratamiento e investigación sobre trastornos de la conciencia, atendiendo a pacientes con TBI y otras afecciones cuyas lesiones han afectado su conciencia de alguna manera.

La conciencia no es simplemente un estado de encendido/apagado, sino un espectro: en un extremo están los pacientes atrapados en comas en los que su movimiento, su conciencia e incluso su sistema respiratorio están completamente apagados. Aquellos que están despiertos pero no muestran evidencia de conciencia se consideran en estado vegetativo. A menudo pasan a lo que se llama un estado mínimamente consciente: despiertos y, a veces, conscientes de su entorno, pero incapaces de responder consistentemente a ninguna pregunta que no sea la más simple.

Este es el estado que ahora afecta a Anthony Adamo. En una sala de conferencias en Spaulding, Giacino se sienta con el fisiatra e instructor en medicina física y rehabilitación Ronald Hirschberg y varios residentes y enfermeras para discutir el caso de Adamo y evaluar su progreso. Adamo, un hombre de unos cincuenta años, propietario de un negocio de construcción, esposa y dos hijos, sufrió una caída en el trabajo que le provocó una grave lesión cerebral. Ahora, tres meses después, está sentado en una silla de ruedas, se mueve con dificultad sólo la mitad de su cuerpo y lleva un casco para proteger su cráneo, que todavía tiene una abertura después de una cirugía cerebral. Como ocurre en muchos pacientes, los acontecimientos posteriores a su lesión dañaron su cerebro tanto como el trauma inicial. El sangrado y la hinchazón hicieron necesario que los cirujanos extirparan tejido cerebral. Antes de reunirse con él, Giacino y Hirschberg revisaron imágenes de resonancia magnética de su cerebro que mostraban en marcado relieve un espacio en un lado.

Ahora, Giacino está junto a Adamo e intenta comunicarse con él. Le pregunta a Adamo si sabe dónde está y le pide que se toque la nariz. El paciente parece confundido y murmura respuestas que se desvanecen. Giacino sostiene la mano de Adamo, que se ha estado moviendo distraídamente.

"¿Quién es tu equipo de fútbol favorito?" pregunta Giacino. "El…."

No hay respuesta. Giacino persiste. "Nueva Inglaterra…."

“Patriotas”, responde Adamo en voz baja.

“¿Quién es su mariscal de campo? Tomás….."

"Bradi."

Para los médicos y enfermeras de Adamo, el progreso se logra con estas pequeñas victorias. A pesar de su grave deterioro, Adamo ha mejorado dramáticamente. Pero todavía no responde correctamente a las preguntas de sí y no, y cuando Giacino le da un vaso de plástico y le pregunta cómo se usa, no responde. Tareas como reconocer el uso de un objeto requieren que múltiples áreas del cerebro trabajen juntas y piensen con claridad, pero en este punto de su recuperación, Adamo parece demasiado distraído. Cuando pueda realizar al menos una de estas dos tareas, se le clasificará en un estado superior de conciencia, llamado estado de confusión postraumático, en el que las funciones superiores permanecen deterioradas pero las actividades básicas de la vida diaria resurgen.

Aunque este sistema de clasificación es útil, lesiones como la de Adamo son muy difíciles de categorizar y rastrear. Los pacientes parecen mejorar y luego decaer. Es difícil saber si habilidades como el lenguaje se ven dañadas por una lesión o simplemente obstaculizadas por la confusión, la distracción o la incapacidad para atender preguntas.

Después del examen, Giacino y Hirschberg discuten el progreso de Adamo, los medicamentos y las posibles estrategias terapéuticas. Hirschberg dice que aún no está claro hasta qué punto progresará en última instancia, pero que tiene el potencial de lograr una recuperación significativa, si no completa. Giacino dice que si bien muchos pacientes en esta situación han sido descartados como insalvables, “ahora tenemos datos a largo plazo de que los pacientes mejoran”, evidencia vital para defender el tratamiento.

Giacino ha sido un líder en los esfuerzos por establecer estándares de atención para pacientes con trastornos de la conciencia. Además de tratarlos, está recopilando una gran cantidad de información sobre su condición y progreso y ha ayudado a crear un consorcio de 10 centros en Estados Unidos y Europa que ha acumulado un gran conjunto de datos y comenzará a publicar sus hallazgos iniciales este año. "No tenemos un estándar de oro para medir la conciencia y muy poca evidencia sobre la efectividad del tratamiento", dice; Parte de su objetivo es aportar definiciones y estándares más rigurosos a este concepto resbaladizo, para rastrear mejor qué intervenciones funcionan.

También participa en estudios para buscar fármacos que puedan acelerar la recuperación. Actualmente, dice, "no existe un solo tratamiento probado para promover la recuperación de una lesión cerebral". En cambio, los médicos controlan los síntomas médicos y dependen de la rehabilitación para ayudar a restaurar las funciones cognitivas y motoras.

Giacino también ha participado en estudios de imágenes cerebrales que, en los últimos años, han revelado una actividad sorprendente en pacientes que parecen estar inconscientes, lo que sugiere que incluso en el caso de una lesión cerebral devastadora, puede haber una capacidad residual del cerebro. funcionar, lo que podría verse favorecido por terapias. Ahora está trabajando para utilizar imágenes de resonancia magnética funcional como una ventana a las mentes de los pacientes que no responden. Quizás mirar dentro del cerebro ayude a los médicos a tomar mejores decisiones sobre cómo ayudarlos.

Las conmociones cerebrales, las lesiones cerebrales más comunes, ocurren cuando una rápida aceleración rotacional de la cabeza (como un golpe o una caída) causa una pérdida temporal de la función cerebral. No causa daño estructural detectable, pero sus síntomas pueden variar desde dolores de cabeza hasta pérdida del conocimiento y convulsiones. Una nueva investigación ha planteado preguntas desconcertantes sobre estos incidentes.

Las conmociones cerebrales relacionadas con los deportes son comunes entre niños y adolescentes, y probablemente estén más extendidas de lo que indican los registros. Los estudios han encontrado que un tercio de los atletas no reconocen sus síntomas como una conmoción cerebral (la mayoría de las conmociones cerebrales no implican una pérdida del conocimiento) y muchos atletas ignoran o evitan informar cualquier síntoma que puedan tener (consulte “Golpes, cabezas, cascos, “Enero-febrero 2010). Sin embargo, la concienciación ha aumentado: "Se comprende mucho mejor la gravedad de la lesión", dice el neurocirujano y profesor asociado de cirugía Mark Proctor, que dirige el Centro de Lesiones Cerebrales del Hospital Infantil..

Sin embargo, "conmoción cerebral" todavía se utiliza con frecuencia para referirse a una lesión cerebral levemente traumática, y hace apenas una década, dice el pediatra William Meehan, director de la Clínica de Conmoción Cerebral Deportiva del Children's Hospital, la idea de que la conmoción cerebral pudiera causar más que problemas temporales era controvertida. "La gente pensaba que simplemente mejoraba", explica, y como la mayoría de las conmociones cerebrales se resuelven rápidamente, las personas que se quejaban de síntomas a largo plazo a veces eran descartadas como fingidoras.

Pero los estudios de atletas que han sufrido conmociones cerebrales muestran una caída mensurable en la función cognitiva después de un solo incidente. La mayoría de los sujetos se recuperan, pero a medida que sufren lesiones adicionales, las disminuciones se vuelven más pronunciadas e incluso permanentes. Meehan y sus colegas decidieron explorar el tema en estudios con animales (“Los ratones no fingen”, dice). Al desarrollar un sistema para inducir una conmoción cerebral en ratones anestesiados, los científicos han podido estudiar los efectos de la lesión con mucho más detalle de lo que se podría hacer en humanos. La investigación afirma lo que se ha observado en los atletas: incluso cuando las conmociones cerebrales no causan daño estructural visible al cerebro o a las células cerebrales individuales, aún pueden afectar el rendimiento en las pruebas de memoria.

El modelo también ha facilitado el estudio de los efectos de múltiples conmociones cerebrales, una experiencia común para los atletas. Los investigadores encuentran que las lesiones repetidas causan deterioros acumulativos, particularmente si hay poco tiempo de recuperación entre los episodios.

Un aspecto desconcertante de las conmociones cerebrales es por qué afectan a las personas de manera diferente. Aproximadamente el 98 por ciento de quienes sufren una lesión de este tipo desaparecen de los síntomas al cabo de un mes. Meehan dice que la pregunta es: "¿Hay alguna manera de predecir quién caerá en ese 2 por ciento?" Los investigadores buscan determinar si ciertas personas son susceptibles a los efectos graves o prolongados de una conmoción cerebral debido a una predisposición genética o algún otro factor. Utilizando ratones genéticamente alterados, el equipo está probando el efecto de una posible conexión genética, una variación en el gen de la apolipoproteína E que se ha relacionado con un peor resultado después de lesiones cerebrales. Aún no está claro si el mismo gen tiene un papel en la conmoción cerebral.

Meehan espera que estos modelos ayuden a responder otras preguntas, como si el efecto de la conmoción cerebral en los cerebros aún en desarrollo de niños y adolescentes difiere de su impacto en los cerebros de los adultos. Otra preocupación es un evento poco común llamado síndrome del segundo impacto, que ocurre cuando un atleta vuelve a jugar demasiado pronto después de una conmoción cerebral y sufre otra, lo que provoca una inflamación del cerebro grave y potencialmente mortal. No es sorprendente que Meehan y Proctor aboguen por una mayor conciencia sobre los peligros de las conmociones cerebrales, una mejor atención médica para los atletas que sufren lesiones y reglas más estrictas sobre el regreso al juego y el contacto en los deportes escolares. También colaboran con el Centro para el Estudio de la Encefalopatía Traumática de la Universidad de Boston, que está estudiando si las conmociones cerebrales múltiples pueden causar encefalopatía traumática crónica (CTE), una enfermedad cerebral degenerativa devastadora que puede causar demencia y depresión.

Aunque la TBI comienza con un trauma físico, rápidamente conduce a una serie de cambios químicos y estructurales en el cerebro, algunos inmediatos y otros que se desarrollan lentamente con el tiempo. Para Kevin “Kit” Parker, profesor de bioingeniería y física aplicada de la Familia Tarr en la Facultad de Ingeniería y Ciencias Aplicadas, esta interfaz entre la física y la química representa una posible oportunidad terapéutica. La investigación de Parker generalmente se centra en el corazón (consulte “Ciencias biológicas aplicadas”, enero-febrero de 2009), pero él y otros investigadores de su laboratorio han comenzado a abordar la cuestión de la TBI a nivel celular. Su interés es personal: nueve miembros del laboratorio son veteranos militares (incluido Parker, un mayor del ejército estadounidense), por lo que han visto cómo los artefactos explosivos improvisados ​​pueden devastar las vidas de los soldados que sobreviven a este tipo de ataques.

Durante una explosión, una rápida onda de presión atraviesa el aire; la pregunta es qué sucede cuando esa onda choca con el tejido cerebral. Parker dice que muchas personas asumieron que la TBI inducida por una explosión daña el cerebro al abrir pequeños agujeros en las células cerebrales, provocando su muerte. Tenía una teoría diferente: que las fuerzas mecánicas de una explosión podrían desencadenar una sacudida química dentro de las células, iniciada por proteínas llamadas integrinas en la superficie celular. (Había estudiado previamente estas proteínas en otros tipos de células).

Parker describió por primera vez esta hipótesis en una conversación de 2006 con Borna Dabiri '07, ahora estudiante de posgrado en SEAS. Durante los años siguientes, el equipo de Parker en el Grupo de Biofísica de Enfermedades de SEAS y el Instituto Wyss de Ingeniería de Inspiración Biológica desarrollaron una forma de estudiar fuerzas similares a explosiones que afectan a células individuales. El pasado mes de julio publicaron artículos en las Actas de la Academia Nacional de Ciencias y PLoS One que mostraban que su corazonada original era correcta.

Las integrinas ayudan a anclar los “esqueletos” internos de las células al tejido externo en el que están incrustadas, pero también activan cambios químicos dentro de las células. Los estudios proporcionan evidencia de que las integrinas pueden traducir las fuerzas mecánicas explosivas en daño celular tanto en las neuronas como en los tejidos de los vasos sanguíneos. El equipo colocó neuronas de rata sobre una superficie de plástico y luego las sometió a fuerzas de estiramiento breves y abruptas, utilizando un dispositivo similar a un pistón altamente controlable desarrollado por el estudiante graduado Matthew Hemphill y el ingeniero Josué Goss, un infante de marina estadounidense con dos misiones de combate en Irak. quien usó su conocimiento sobre explosivos para imitar las fuerzas que pasan por el cerebro en una explosión. Como resultado, el equipo de Parker descubrió que era posible inducir lesiones similares a las de una TBI en las células sin romperlas físicamente.

Para estudiar las integrinas con más detalle, también adhirieron pequeñas cuentas magnéticas a neuronas recubiertas con una proteína que se une específicamente a las integrinas. Descubrieron que aplicar una fuerza electromagnética a perlas adheridas a los axones (las largas colas) de las neuronas podía dañarlas, y que las fuerzas que estresaban una perla se propagaban a través del esqueleto de la célula hacia otro axón, provocando que ese axón distante se rompiera o se lesionara. Parker dice que la propagación de fuerzas a través de las neuronas explica por qué el daño físico en el cerebro humano puede aparecer lejos del sitio de la lesión original.

Los investigadores utilizaron una técnica similar para estudiar las fuerzas mecánicas en las células que recubren los vasos sanguíneos, creando vasos artificiales a partir de láminas de células de músculo liso. Descubrieron que los pulsos de estiramiento a alta velocidad hacían que los vasos sanguíneos se contrajeran y las láminas se plegaran, induciendo cambios químicos en las células. Ese resultado sugiere que las integrinas median otro fenómeno médico que ocurre en las lesiones cerebrales pero que es particularmente común en las víctimas de explosiones: el vasoespasmo cerebral, un estrechamiento peligroso de los vasos sanguíneos del cerebro que puede surgir días o semanas después de la lesión inicial. El tratamiento de las neuronas y células de los vasos sanguíneos dañadas con un fármaco que inhibe una proteína activada por las integrinas disminuyó el efecto de la lesión. Parker espera que al aislar un proceso químico involucrado en la patología de la TBI, el equipo encuentre un medicamento que pueda administrarse a los soldados antes o inmediatamente después de una lesión para disminuir el daño al cerebro.

Estos estudios celulares son el primer paso en lo que Parker llama una “TBI en un chip”, un modelo altamente simplificado para detectar medicamentos para tratar lesiones cerebrales. Quiere “construir un trozo de cerebro de un milímetro cúbico” que luego podría cultivar en docenas de pequeños pocillos en chips de microfluidos adecuados para la detección de alto rendimiento de posibles fármacos. El equipo de Parker ahora está trabajando en el cultivo conjunto de diferentes tipos de células, lo que imitaría los múltiples tipos de células que se encuentran en el cerebro. Los chips se someterían a fuerzas que simulan una explosión y luego se examinarían en busca de sustancias químicas que eviten daños. Espera que el desarrollo de este tipo de herramienta podría incitar a las empresas farmacéuticas a destinar recursos a la búsqueda de medicamentos para la TBI.

Zafonte llama a la TBI “la enfermedad más complicada en el órgano más complicado conocido por el hombre”. Esta complejidad explica por qué la enfermedad ha molestado tanto a científicos y médicos, y por qué han fracasado tantos ensayos clínicos de tratamientos para mejorar la recuperación. La lesión cerebral traumática sigue siendo un enigma en muchos niveles, desde los acontecimientos que se desarrollan en las células cerebrales hasta la compleja y variada forma en que esos acontecimientos se desarrollan en la vida humana.

Los esfuerzos para resolver esos enigmas también varían, desde el enfoque de ingeniería minimalista de Parker hasta la recopilación de datos sobre pacientes reales en Spaulding y otros hospitales afiliados a Harvard. Zafonte dirige un programa sobre TBI y Neurotrauma para el Centro para la Integración de Innovación y Tecnología Médicas (CIMIT), un consorcio sin fines de lucro en Boston que financia nuevas técnicas para monitorear y tratar lesiones cerebrales. Su investigación tiene como objetivo comprender los procesos biológicos que subyacen a las lesiones cerebrales leves y graves, por qué los individuos responden de manera diferente y si los médicos pueden detectar y monitorear mejor las lesiones mediante nuevas técnicas de imagen o incluso cambios químicos en la sangre.

Hoy en día, el tratamiento de pacientes con TBI sigue siendo una cuestión de prueba y error, por lo que el objetivo de Zafonte es un conjunto de tratamientos más científicos. Con todos estos esfuerzos, dice, espera ofrecer a sus pacientes formas comprobadas de ayudar a que el cerebro sane: "Es el camino que siguieron nuestros colegas en las terapias cardíacas, en el VIH y en todas esas otras áreas donde se han obtenido grandes éxitos".

La editora colaboradora Courtney Humphries es una escritora científica independiente que reside en Boston.

El científico informático y de datos es conocido como oyente y líder.

Jarvis Givens sobre dos siglos de educación afroamericana

Una exposición de la Escuela de Negocios de Harvard documenta la primera crisis financiera mundial.

Mostrando un cuerpo de trabajo fascinante

Bastante arte, cultura, comida estupenda y conversaciones animadas...

El mejor entrenador de fútbol de Harvard y uno de los mejores del mundo

Características

Jarvis Givens redescubre la historia clandestina de la escolarización de los negros.

Salud y Medicina

Los campus universitarios brindan un entorno ideal para monitorear la propagación de nuevas variantes.

Características

El graduado de Harvard es la estrella del clima de más rápido crecimiento.