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La conexión ojos-brazos al servicio de la rehabilitación

jueves 07 de mayo de 2020 - 08:34 GMT+0000

Rebeca Villarroel, coordinadora de este proyecto del programa Agustín de Betancourt.

Hace algo más de veinte años fueron descubiertas las llamadas ‘neuronas espejo’, unas células cerebrales que entran en funcionamiento cuando un individuo observa a otro realizar a una acción determinada y activan en su cerebro las mismas zonas que las de la persona observada, como si reflejaran a nivel cerebral la actividad realizada por otro.

Un proyecto que ha comenzado a desarrollarse en marzo de este mismo año bajo el paraguas del programa Agustín de Betancourt tratará de aprovechar una de las aplicaciones terapéuticas que posee este fenómeno. Está coordinado por la neuropsicóloga Rebeca Villarroel en la Universidad de La Laguna, en el seno de grupo Laboratorio de Neuroquímica y Neuroimagen que coordina el catedrático de Fisiología José Luis González Mora. Desde 2015, estudios liderados por el profesor Cristián Modroño y el propio González Mora han reportado hallazgos que indican que, al controlar un objeto virtual mediante movimientos oculares, se produce una actividad que en gran parte de las regiones motoras del cerebro es similar a la que se produce cuando el objeto se controla con la mano.

Incluso se ha evidenciado que, cuando se aprende a controlar un objeto con los ojos, ese aprendizaje puede ser transferido a la mano y, por tanto, se producen mejoras en su control con dicha extremidad. Aunque este principio parece sacado de una película de ciencia ficción, lo cierto es que los fundamentos científicos de este comportamiento neuronal están bastante asentados, por lo que el proyecto serviría para afianzarlos y aplicarlos terapéuticamente.

La novedad es que esta terapia se realizará a través de un videojuego diseñado para que el paciente realice de forma activa una serie de movimientos con los ojos para controlar objetos en un entorno virtual y, de esta manera, aumentar la actividad cerebral en regiones motoras. “Hay sistemas de neurorrehabilitación basados en neuronas espejo, pero no incluyen un componente de control mediante movimientos oculares como el nuestro, que produce más activaciones que la simple actividad especular, es decir: aumenta y potencia la cualidad de estas estructuras”.

Los proyectos Agustín de Betancourt desarrollan investigaciones que puedan ser explotadas de manera práctica mediante productos finales que puedan patentarse y comercializarse. Por ello, las personas contratadas mediante este programa actúan como tecnólogos que coordinan unos trabajos en los que debe participar, por un lado, un centro de investigación (en este caso, la Universidad de La Laguna) y, por otro, una empresa que facilite la transferencia de los resultados al sector productivo.

La parte empresarial de este proyecto ha recaído en Informédica, compañía tinerfeña de distribución, mantenimiento y servicios técnicos de equipamiento médico que trabaja con los hospitales públicos más importantes del Archipiélago y fue reconocida en 2018 como PYME Innovadora por el entonces Ministerio de Economía y Competitividad. Posee un departamento propio de I+D+i y ya tiene experiencia en este tipo de sinergias, pues también es socia de otro proyecto Agustín de Betancourt que ya está terminando su andadura este año y que también está adscrito al mismo grupo.

La coordinación mano-ojo

Villarroel explica la “magia” de las neuronas espejo con un ejemplo muy gráfico: “Hay estudios que demuestran que, por ejemplo, si sabes tocar la guitarra y estás sentado en tu sala viendo un concierto de Paco de Lucía, se empiezan a activar en tu cerebro las mismas zonas que cuando tú tocas la guitarra, siendo la base del aprendizaje por imitación”. Sin embargo, la investigadora recalca que este proyecto va más allá del aprovechamiento de esta capacidad de ciertas células cerebrales. “Hay otros sistemas de nerurorehabilitación basados en neuronas espejo, pero no incluyen un componente de control mediante movimientos oculares como el nuestro, que produce más activaciones todavía que la simple actividad especular, como hemos visto en laboratorio. Las neuronas espejo producen activación en áreas motoras, pero nuestro sistema todavía más, como hemos visto en laboratorio”.

En el caso de la influencia del movimiento ocular en la activación de las conductas motrices de las extremidades superiores, la investigadora recuerda que desde edades muy tempranas se desarrolla en las personas coordinación mano-ojo a través de la enseñanza de la escritura, el dibujo o las manualidades. “Las zonas del cerebro en las que se da esta coordinación están muy conectadas y sobrepuestas; están naturalmente acopladas en la vida diaria. Esto permite que, al entrenar los movimientos de los ojos, haya zonas cerebrales encargadas de la coordinación motriz que también empiecen a estar activadas, el ojo pasa de recibir información a ejecutar acciones. Estas neuronas permiten que cuando un paciente realiza un movimiento con los ojos, se empiecen a ‘reactivar’ regiones motoras, por decirlo sencillamente. Los movimientos oculares se podrían aprovechar para generar actividad cerebral que esté relacionada con el movimiento de los brazos”.

Basándose en todo ese conocimiento, el producto final que debe desarrollar Villarroel es un software que pueda trabajar de manera integrada con un ordenador y un equipo de seguimiento ocular (eye tracker), un joystick o un ratón y gafas de realidad virtual. “El software como tal está en pañales, estamos diseñando cómo realizarlo”, explica la investigadora, “pero esta variabilidad de formatos no solamente nos servirá para  investigar y comprobar qué tipo de estímulos serían los más apropiados para la rehabilitación, sino que también permitirá intervenir a los pacientes en distintos momentos de la recuperación, ya que un paciente que esté en cama podría intervenirse de forma temprana haciendo uso de las gafas de realidad virtual al no tener que incorporarse para acceder al tratamiento”.

Otro elemento destacable es que no va a tratarse de un software de rehabilitación usual, sino que tendrá un entorno gamificado, es decir, va a ser un juego. “Trataremos de que sea lúdico, atractivo y divertido, donde los pacientes puedan jugar a algunos arcades basados en juegos clásicos. La idea es que el entorno tenga un carácter cooperativo y social. Las personas que han tenido este tipo de lesiones suelen estar encerradas en casa, por lo que esto les permitiría entrar en contacto con otros pacientes en su misma condición. Estos entornos competitivos pueden proporcionarles motivación, podría haber algo de chat o un elemento social para compartir experiencias”, detalla Villarroel sobre las posibilidades que podría abrir este programa.

Rehabilitación autónoma y amena

Utilizar un videojuego básico podría aumentar la implicación de los pacientes y podría convertirse en un sistema complementario a los ya existentes. En el caso del fisioterapeuta, que mueve de manera repetitiva la extremidad tratada, es muy efectivo, pero implica tener al profesional a disposición del paciente. Por otro lado, en la imaginería, consistente en que el paciente imagine el movimiento, o en la observación de otra persona que realiza el movimiento, el individuo tratado tiene una participación nula o muy pasiva, lo que hace que el tratamiento sea difícil de evaluar, “resultan agotadoras y bajan la motivación”.

En cambio, un software gamificado favorece el trabajo autónomo del paciente y puede ser más motivador que las otras fórmulas descritas, porque si bien en todo momento serán conscientes de que se trata de una terapia que forma parte de su rehabilitación, en la práctica lo que tendrán que hacer es mover con los ojos los objetos de la pantalla que forman parte de un juego. “Esto ya tiene detrás un fundamento y publicaciones de alto impacto, por lo que vamos a seguir en esta línea, haciendo hincapié en la realidad aumentada, a través de las gafas 3D que nos permitirán intervenir en periodos precoces del accidente vascular cerebral”.

En estos momentos está comenzando la fase de diseño de la herramienta a grandes rasgos y, dado que es el comienzo de este cuatrienio de trabajo, también se están definiendo los hitos de investigación que deberán cumplirse cada año. “Debemos probar distintas modalidades de juegos, calcular sus diferentes niveles motivacionales y sus potenciales de transferencia como estímulos corticales: no es lo mismo un Pong clásico que un Tetris, que requiere más planificación. Hemos trabajado bastante con sujetos sanos y nos falta hacerlo con pacientes que, obviamente, es muchísimo más delicado: hay que valorar las condiciones médicas, de alerta y la disponibilidad de mantenerse en el tratamiento. Suelen ser muestras muy pequeñas, incluso estudios de caso único”.

La crisis del Covid-19 ha afectado a la práctica totalidad de la actividad universitaria, y este proyecto no iba a ser una excepción. Villarroel había tomado posesión de su contrato a principios de marzo, por lo que apenas llevaba quince días trabajando cuando se produjo la suspensión de la actividad presencial. “Ahora mismo tenemos que flexibilizar el plan de trabajo, porque teníamos ensayos clínicos importantes previstos para este año y, siendo realistas, probablemente tengamos que moverlos para el próximo, puesto que parte del equipo de resonancia magnética está en un entorno hospitalario que, hoy en día, no es el más seguro para exponer a un paciente. Por ello hemos comenzado el desarrollo del software, que estaba previsto para una etapa más tardía”.

Psicología, medicina y programación

Hoy en día no se concibe una investigación con cierta ambición que no sea multidisciplinar, y este proyecto no iba a ser una excepción. En él participarán psicólogos, médicos, ingenieros e informáticos, además del apoyo que el área de I+D+i de la empresa asociada va a prestarles.

El proyecto tiene un coste aproximado de entre 35.000 y 40.000 euros los cuatro años, que se dedicarán especialmente al pago de materiales y los costos derivados de los ensayos clínicos. En principio, los recursos humanos disponibles en el grupo de investigación serán suficientes, por lo que a priori no habría que contratar más personal. Pero, pese a lo ajustado del presupuesto, un reto es lograr los fondos, puesto que el programa Agustín de Betancourt únicamente cubre el contrato de Rebeca Villarroel. “Creo que es asumible que podamos lograr financiarnos mediante convocatorias, y hay un departamento de la Fundación General de la Universidad de La Laguna que nos está asesorando para poder conseguir estos fondos. No somos de los proyectos más costosos”.

La propia Villarroel es un ejemplo de la vocación pluridisciplinar que precisa este proyecto que aúna medicina, neuropsicología y diseño de software: ella es licenciada en Psicología por la Universidad Católica Andrés Bello de Venezuela, y posteriormente se doctoró en Psicología en la Universidad de La Laguna donde también cursó el máster en Neurociencia Cognitiva Y Necesidades Específicas de Apoyo Educativo. Además, tiene conocimientos y experiencia en el desarrollo de videojuegos educativos, competencias que, en este caso, no ha adquirido de manera académica, sino por interés particular. “Soy una friki”, resume entre risas.

Y, de hecho, este componente de la gamificación que supone uno de los puntales de su nuevo proyecto ha estado presente en toda su carrera investigadora: Villarroel comenzó como psicóloga de la educación en el grupo Dificultades de aprendizaje, psicolingüística y nuevas tecnologías del catedrático Juan E. Jiménez, donde desarrolló su tesis sobre las dificultades de aprendizaje de las Matemáticas y participó en muchos proyectos sobre programas informáticos para diagnóstico e intervención a niños con esta clase de problemas, algunos de los cuales ya tenían formato de videojuego. “Fue ahí cuando empecé a hacer el mix entre lo que es la psicología y las nuevas tecnologías, los procesos de diagnóstico y de rehabilitación a través de estos medios”.

Luego estuvo como becaria de colaboración en el servicio ULL Media, en el área de audiovisuales, “nuevamente aplicando lo que son las nuevas tecnologías a la formación y a la intervención”. Fue al finalizar la beca cuando surgió la oportunidad de participar en este proyecto Agustín de Betancourt, que le interesaba especialmente porque era su deseo de seguir ampliando su campo en el área neuropsicológica, ya que había trabajado muchos años en nuevas tecnologías.

Ahora, su papel será diverso. Por una parte, la coordinación de los trabajos realizados y el diseño instruccional del software más allá del código, que correrá a cargo de informáticos. “Habrá que decidir qué va a suceder antes, después, qué tipo de estímulos, estructurar el tamaño del estímulo en la pantalla, cuánto tiene que durar para que sea motivador, cómo se va a registrar, con qué parámetros, etc”. Además, será su competencia “probar y reprobar el software una y otra vez, que nade falle, que realmente, cuando ocurra A se active el suceso B. Este tipo de comprobaciones es un trabajo de ‘hormiguita’ del cual suelo estar a cargo”. Otra tarea fundamental es la realización de experimentos básicos y análisis de sus resultados para el desarrollo del software, así como el entrenamiento de pacientes con déficits motores para comprobar los efectos del sistema de neurorehabilitación a nivel motor y cerebral.

Parece una tarea ingente y Villarroel ya tiene experiencia en otros proyectos y sabe que no es buena idea relajarse: “Cuatro años no son nada, pasan volando, el tiempo se va enseguida. Hay que planificarlo todo muy bien para poder aprovecharlo al máximo, tener claro qué actividades e hitos quieres conseguir”. Sin duda, un reto aún más desafiante ahora que el Covid-19 ha trastocado los planes iniciales.

Gabinete de Comunicación


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