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Convocatoria 2016

MEJORAS TECNOLÓGICAS EN ESTIMULADORES CEREBRALES PROFUNDOS Y SU PROCESO DE IMPLANTACIÓN EN PACIENTES CON PARKINSON

Director
Schiaffino, Luciano
CoDirector
Equipo
Evaluadores
Ballarin, Virginia Laura
Minvielle, Marta Cecilia
Pessana, Franco Martin
Risk, Marcelo
Abstract
La enfermedad de Parkinson es una degeneración del sistema nervioso central caracterizada por un deterioro progresivo de funciones motoras (temblor, rigidez, etc.) y no motoras (problemas urinarios, psicológicos, etc). La implantación de un estimulador cerebral profundo (DBS) es un tratamiento altamente exitoso en pacientes con Parkinson avanzado. El DBS es un marcapasos del cerebro que mediante 2 microelectrodos estimula las neuronas del núcleo subtalámico (STN) del paciente para reducir la hiperactividad crónica de las mismas. El éxito de esta terapia depende, entre otros factores, de que el electrodo de estimulación se implante efectivamente en el STN que es una estructura 5.9×3.7×5 mm. Dado que la cirugía es mínimamente invasiva sólo ingresan a la masa encefálica los microelectrodos mediante un sistema de neuronavegación. Por lo tanto la detección del STN es una tarea compleja realizada por el neurocirujano. Para definir la misma se basa en su experiencia, las imágenes de resonancia previas a la cirugía y principalmente en el análisis visual y acústico de las señales obtenidas mediante microelectrodos de registro (MER). Los MER, de 100 micrómetros de diámetro, ingresan al cerebro mediante un sistema mecanizado atravesando distintas estructuras funcionales: el tálamo anterior, la zona incerta, el STN y la sustancia negra. Cada una de estas zonas presenta registros eléctricos específicos. La minería de datos puede ser una herramienta útil para generar un modelo de aprendizaje supervisado que en base a registros de pacientes anteriores pueda clasificar exitosamente las señales de la zona STN en nuevos registros. La tecnología actual DBS si bien es efectiva trabaja a lazo abierto, es decir una vez implantado y definido los parámetros adecuados de estimulación para cada paciente, el neuroestimulador genera secuencia de pulsos de estimulación en forma permanente, sin modificar la amplitud, frecuencia y/o ancho de pulso de acuerdo a las necesidades del sistema a controlar. Las posibles ventajas de trabajar a lazo cerrado, como lo hacen otro tipo de dispositivos similares tales como los marcapasos cardíacos, son una mayor robustez, menor consumo de baterías y una mejora en la respuesta en general. El proyecto presenta dos objetivos centrales: a) desarrollar un modelo que combinando algoritmos de clasificación (‘ensemble methods’ por sus denominación en inglés) pueda lograr un modelo más robusto y con mejores índices de desempeño que las técnicas de clasificación utilizadas individualmente. Esto permitiría lograr un modelo que le ayude al neurocirujano a precisar la mejor zona de implantación de los electrodos de estimulación durante una cirugía de DBS y b) mejorar la tecnología actual de DBS diseñando los lineamientos iniciales de un sistema DBS que trabaje a lazo cerrado a partir de pruebas experimentales en ratones con síntomas de Parkinson. En base a las hipótesis propuestas la ejecución del proyecto pretende lograr mejoras tecnológicas en los estimuladores cerebrales profundos y en su proceso de implantación en pacientes con Parkinson.
Duracion
Duracion: 30 meses
Estado
En ejecución
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Secretaria de Ciencia y Técnica
Universidad Nacional de Entre Rios