Per als avenços en neurociència, les tècniques d'enginyeria biomèdica que han tingut més èxit han estat l'estimulació cerebral profunda i els implants coclears. La implantació coclear és un procediment quirúrgic adreçat a que el pacient recuperi el sentit de l'oïda a través de l'estimulació elèctrica directa a la còclea de l'oïda interna.

Malgrat la cirurgia restaura l'audició després de la pèrdua de la sensibilitat, el nivell exacte en què això es produeix és altament variable per a cada pacient. Entre els diversos factors que intervenen hi ha el disseny de l'implant, la seva col·locació i el protocol d'estimulació. No obstant això, hi ha una manca de coneixement de com cadascun d'aquests factors afecta la propagació i l'excitació neural durant el funcionament de l'implant.

Un treball publicat el mes de juny a la revista Molecular Neurobiology, coordinat per González Ballester, investigador ICREA del Departament de Tecnologies de la Informació i les Comunicacions (DTIC) i cap del Grup de Recerca SIMBIOsys (acrònim de Simulation, Imaging and Modelling for Biomedical Systems), de la UPF, descriu com es por predir l'evolució i la resposta a la intervenció quirúrgica d'implantació coclear a través de models computacionals capaços de ser redissenyats segons els resultats de l'operació per tal d'oferir al pacient pautes d'estimulació més eficients.

En el treball han participat Mario Ceresa i Nerea Mangado, membres del seu equip i Russell J. Andrews,  científic del grup de Sistemes Intel·ligents en Nanotecnologia de la NASA (EUA).

Medicina personalitzada en l'àmbit dels implants coclears

Com ha comentat González Ballester, "en aquest treball posem de manifest com els models computacionals de gran precisió i específics per a cada pacient,  proporcionen una informació essencial per tal de millorar la interfície entre l'elèctrode i el sistema nerviós".

 Els investigadors han treballat amb dos grups de pacients, uns que presentaven les fibres nervioses intactes i altres amb les fibres nervioses degenerades. Aleshores, mitjançant el model computacional han pogut predir la resposta a l'estimulació elèctrica de cada pacient i redissenyar el protocol d'estimulació amb millors paràmetres.

"Creiem que el nostre treball té el potencial d'ajudar a millorar  la qualitat de vida dels pacients de dues maneres. En primer lloc, ajudant a dissenyar millors implants i protocol d'estimulació i, en segon lloc, ajustant la tècnica segons l'anatomia de cada pacient abans de la cirurgia,  comptant amb l'ajut de les imatges clíniques", ha ressaltat González Ballester. "Això permetrà fer una planificació de la cirurgia i un seguiment postoperatori específic per a cada pacient dins d'una perspectiva de medicina personalitzada", ha afegit.

Aquest treball s'emmarca dintre del projecte europeu HEAR-EU, coordinat per Miguel A. González Ballester. L'objectiu principal d'aquest projecte és desenvolupar nous sistemes computacionals basats en imatges microCT (microtomografia computaritzada, o formació d'imatges en raigs X en 3D) d'alta resolució,  i models matemàtics predictius que ajudin a la cirurgia i el disseny de nous implants.

Treball de referència:

Mario Ceresa, Nerea Mangado, Russell J. Andrews,  Miguel A. Gonzalez Ballester, (2015),  " Computational Models for Predicting Outcomes of Neuroprosthesis Implantation: the Case of Cochlear Implants",  Molecular Neurobiolo gy, DOI 10.1007/s12035-015-9257-4.

Altres e-notícies de recerca relacionades:

CARS 2015, avenços en tecnologies aplicades a la medicina