A estimulação elétrica oferece esperança para o tratamento de lesões na coluna

Uma grade de eletrodos colocados nas costas dos participantes do estudo forneceu estimulação elétrica de baixa tensão suficiente através da pele para mudar a função de curto prazo dos neurônios da medula espinhal, mostrou um estudo liderado pelos pesquisadores do UT Southwestern Medical Center.

Suas descobertas, publicadas no Jornal de Engenharia Neuralpoderia levar a novas abordagens para tratar a dor, a espasticidade e a paralisia em pacientes, incluindo aqueles com lesões na medula espinhal e derrame, disseram os autores.

“A capacidade de modular de maneira diferencial e não invasiva os circuitos espinhais oferece uma alternativa promissora para pacientes que não podem ou não querem sofrer procedimentos invasivos de estimulação na coluna vertebral”, disse Yasin Dhaher, Ph.D., Professor de Medicina Física e Reabilitação do Instituto Brainwestern e Investigator em Peter O’Donnell Jr. Dr. Dhaher co-liderou o estudo com o estudante de pós-graduação da UT Southwestern, Hyungtaek, “Tony” Kim, MS

Na última década, os avanços nas técnicas para estimular a medula espinhal com eletrodos implantados mostraram um enorme potencial, restaurando a capacidade de ficar de pé e caminhar mesmo quando a medula espinhal é cortada.

Esses dispositivos, que funcionam modificando a atividade das células nervosas com eletricidade, são promissoras para o tratamento de lesões e doenças neurológicas. No entanto, o Dr. Dhaher e Kim disseram que eles correm os riscos inerentes a cirurgia da coluna vertebral invasiva – incluindo possíveis infecções e lesões – e requerem um longo período de recuperação.

Alguns pesquisadores investigaram o fornecimento de estimulação elétrica à medula espinhal de forma não invasiva através de eletrodos colocados na pele. No entanto, as tentativas iniciais de uso de grandes almofadas de superfície espalham amplamente pela parte traseira; portanto, apenas um campo difuso atingiu os segmentos da coluna vertebral que controlam os músculos das pernas, alcançando resultados mínimos ou nenhum.

Para criar um campo “localizado”, o Dr. Dhaher, Kim e seus colegas desenvolveram uma grade de eletrodo com oito pares de ânodos e cátodos de 1,27 centímetro dispostos em uma matriz de 4 por 4 polegadas e anexados a um substrato de adesivo biocompatível. Ao alterar quais eletrodos serviram como ânodos ou cátodos, o mesmo adesivo poderia direcionar a corrente direta (layout transversal) ou diagonalmente através do cordão toracolombar.

Como os neurônios espinhais correm em várias direções, a equipe investigou a orientação de campo que interagiria de maneira mais eficaz com os circuitos lombares. A comparação dos dois layouts permitiu que eles vissem como mudanças sutis na direção do campo elétrico remodelam a atividade da coluna vertebral, mesmo com correntes baixas.

A equipe recrutou 17 participantes saudáveis ​​com uma idade média de cerca de 29 anos para testar os dispositivos, centralizando a grade sobre a 10ª e a 11ª vértebra torácica dos participantes. Isso corresponde à porção da medula espinhal conhecida por controlar o tibial anterior (Ta), um músculo que corre ao longo da canela e controla a flexão do tornozelo.

Depois de verificar os reflexos dos participantes para confirmar a atividade normal da AT, os pesquisadores entregaram 40 miliamperes de eletricidade à grade – com metade do que é necessário para alimentar a lanterna em um telefone. Embora essa baixa tensão não seja suficiente para estimular os neurônios a fazer com que o AT se contraia, explicou Kim, isso mudou a excitabilidade dos neurônios ou a capacidade de disparar.

Os pesquisadores descobriram que essa estimulação teve um efeito inibitório, diminuindo a excitabilidade mesmo 30 minutos depois que os pesquisadores desligaram a grade do eletrodo. Essa inibição foi mais pronunciada quando os pesquisadores posicionaram a grade em uma orientação diagonal com cantos apontando para cima e para baixo na coluna, em vez de uma orientação transversal com bordas na parte superior e inferior.

O dispositivo era seguro e fácil de usar, disse Kim, e mudar sua posição poderia permitir que os pacientes personalizem seus efeitos para tratar suas condições. Embora este estudo tenha investigado os efeitos inibitórios do campo elétrico – o que poderia ser usado para tratar a dor e a espasticidade – entregar a eletricidade de outras maneiras poderia tornar os neurônios mais excitáveis, potencialmente aumentando a capacidade dos pacientes de flexionar os músculos. Ser capaz de flexionar a AT pode remediar a queda dos pés, acrescentou Kim, fornecendo uma nova terapia para tratar essa conseqüência comum do AVC.

Os pesquisadores planejam continuar investigando este dispositivo e solicitaram uma patente.