Estimulación Espinal Transcutánea Multielectrodo en Bucle Cerrado con IA: Ajustes en Tiempo Real para la Mejora de la Recuperación Motora en Lesiones Medulares (AIM RECOVER) (AIM RECOVER)

La lesión de la médula espinal (LME) es una afección debilitante que afecta a aproximadamente 20,6 millones de personas en todo el mundo, con una incidencia anual de 0,9 millones. En Singapur, la prevalencia de la LME aumentó de 5 a 6 por 100 000 en 1990 a 13 a 15 por 100 000 en 2019. La LME a menudo resulta en deficiencias neurológicas profundas y a largo plazo, particularmente en la función motora, lo que conduce a limitaciones significativas en las actividades de la vida diaria (AVD) y la ambulación. Los costos asociados con el tratamiento agudo, la rehabilitación y el cuidado a largo plazo de la LME son sustanciales. Si bien las estrategias de rehabilitación convencionales siguen siendo esenciales, su efectividad para restaurar la función motora perdida es limitada, dejando a muchas personas con discapacidad permanente.

La estimulación de la médula espinal (SCS) ha surgido como una técnica de neuromodulación prometedora para mejorar la recuperación neurológica después de una LME. La SCS suministra impulsos eléctricos para activar las fibras aferentes, mejorando las conexiones interneuronales, la excitabilidad de las neuronas motoras y la comunicación entre las redes espinales. La SCS puede clasificarse ampliamente en SCS epidural (eSCS) y SCS transcutánea (tSCS). Debido a su naturaleza no invasiva y su potencial terapéutico, la tSCS ha ganado una atención significativa, con numerosos estudios que demuestran su efectividad para mejorar la función motora después de una LME. La mayoría de los protocolos actuales de tSCS para el control motor de las extremidades inferiores implican colocar uno o dos electrodos activos sobre la columna toracolumbar (T10 - L2), con sitios y parámetros de estimulación fijos durante cada sesión. Este enfoque se basa en la hipótesis de que la tSCS mejora la excitabilidad general de la red neuronal al aumentar la entrada sensorial. Sin embargo, la falta de estimulación específica del músculo puede conducir a una cocontracción no deseada de músculos antagonistas, dificultando el movimiento funcional y reduciendo la eficiencia general de la marcha.

La evidencia emergente indica que la excitabilidad de la médula espinal responde dinámicamente a variaciones en los sitios y parámetros de estimulación. Se ha demostrado que la eSCS espacialmente selectiva con procesamiento en tiempo real restaura rápidamente el control motor voluntario incluso en personas con LME crónica y motora completa. En estudios con animales, los enfoques integrados que combinan la estimulación epidural de la médula espinal con la estimulación muscular periférica diseñada para imitar los bucles de retroalimentación sensorial y la contracción muscular anticipada demostraron efectos sinérgicos, proporcionando un marco para el desarrollo de sistemas de neuromodulación para mejorar la recuperación motora después de una LME. En estudios con humanos, otro equipo de investigación ha informado que la tSCS multielectrodo con estimulación continua para activar las redes del generador central de patrones (GCP) en combinación con la estimulación alterna espaciotemporal dirigida a las raíces dorsales que se proyectan hacia los grupos motores flexores y extensores de la pierna, puede inducir actividad locomotora alterna. Notablemente, este enfoque permitió la recuperación inmediata de la función locomotora en personas con déficits motores severos de las extremidades inferiores, incluso en LME clínicamente completa.

Hasta la fecha, la eficacia relativa de combinar la estimulación continua con la modulación espaciotemporal, en comparación con la estimulación continua sola, aún no se ha evaluado sistemáticamente en humanos. Este estudio tiene como objetivo abordar estas brechas desarrollando y evaluando un sistema de tSCS multielectrodo de circuito cerrado impulsado por IA que integra la estimulación continua de la línea media con la modulación espaciotemporal en tiempo real y basada en retroalimentación. El sistema aprovecha sensores cinemáticos portátiles y electromiografía de superficie (EMG) para ajustar dinámicamente el tiempo y la intensidad de la estimulación en función de los patrones de marcha y activación muscular en curso. Al alinear la administración de la estimulación con las demandas motoras fisiológicas, el enfoque propuesto busca mejorar la selectividad muscular, optimizar el reclutamiento motor de las extremidades inferiores y mejorar el rendimiento de la marcha en personas con LME incompleta.

Si tiene éxito, este estudio proporcionará evidencia crítica que respalde estrategias de neuromodulación adaptativas e impulsadas por IA y sentará las bases para sistemas de tSCS de próxima generación que involucren más efectivamente los circuitos sensorimotores espinales para promover la recuperación funcional después de una LME.