Investigadores de UC San Diego han logrado un gran avance médico con un dispositivo portátil no invasivo que registra la actividad nerviosa autónoma, ofreciendo la posibilidad de detección temprana de afecciones potencialmente mortales como la sepsis.
Investigadores dirigidos por UC San Diego han logrado un avance innovador al desarrollar un dispositivo portátil no invasivo capaz de medir la actividad del nervio cervical humano en entornos clínicos por primera vez. La innovadora tecnología, capaz de registrar la neurografía autónoma (ANG), podría revolucionar la detección temprana y el tratamiento de afecciones inflamatorias como la sepsis.
Este dispositivo innovador se dirige principalmente a los nervios vago y del seno carotídeo, componentes cruciales del sistema nervioso involuntario que controlan funciones vitales como la digestión, la frecuencia cardíaca y la respuesta inmune. La importancia de este desarrollo es enorme, dado que el nervio vago desempeña un papel fundamental en la respuesta del cuerpo a una lesión o infección, áreas muy investigadas debido a sus vínculos con afecciones potencialmente mortales, como la sepsis y el trastorno de estrés postraumático.
La tecnología portátil ofrece a los médicos una herramienta clínicamente validada en tiempo real para monitorear la actividad involuntaria del sistema nervioso, un indicador temprano del estrés corporal. Como se describe en un Documento de informes científicos de 2022, el equipo creó una matriz de electrodos flexible e integrada con adhesivo. Su último estudio, publicado en Nature Communications Biology, utilizó este enfoque para detectar actividad neuronal profunda en un modelo clínico hiperinflamatorio simulado.
“Nuestros resultados nos alientan. El dispositivo está preparado para proporcionar un marcador de diagnóstico temprano de infección por patógenos o inflamación de un proceso patológico”, dijo el autor principal del estudio, Imanuel Lerman, jefe del Laboratorio Lerman en el Instituto Qualcomm de UC San Diego y fundador de InflammaSense Inc., el compañía que otorga la licencia de la tecnología, dijo en un comunicado de prensa. “Según los resultados del estudio, ahora estamos implementando el dispositivo en las unidades de cuidados intensivos del Centro Médico Jacobs de UC San Diego Health. El dispositivo detectará señales neuronales involuntarias tempranas que indiquen una sepsis inminente”.
El estudio fue dirigido por Troy Bu, candidato a doctorado en el Departamento de Ingeniería Eléctrica e Informática de la Escuela Jacobs de UC San Diego. La investigación tiene como objetivo ofrecer una alternativa no invasiva a los microelectrodos implantados quirúrgicamente para controlar el nervio vago.
El nuevo dispositivo detecta la actividad del nervio cervical mediante magnetoneurografía, una poderosa técnica que detecta los campos magnéticos generados por la actividad nerviosa. En pruebas realizadas en nueve seres humanos adultos, el dispositivo registró con éxito las respuestas nerviosas a la hiperinflamación inducida. Se extrajo sangre de los sujetos y se analizó su plasma para determinar los niveles iniciales de proteínas que desencadenan la inflamación llamadas citocinas. Luego, los investigadores introdujeron una toxina bacteriana, el lipopolisacárido, para simular una inflamación similar a la de una infección de la sangre.
Dentro de una habitación protegida magnéticamente, se colocaron sensores debajo de la oreja derecha y sobre la arteria carótida derecha para monitorear la frecuencia cardíaca y la actividad nerviosa. A los 30 minutos de la inyección, el dispositivo detectó cambios en la actividad nerviosa, que los investigadores corroboraron con muestras de sangre y notaron un aumento en proteínas inflamatorias específicas.
"Con la sepsis, cada minuto cuenta y los tratamientos tempranos salvan vidas", afirmó Bu en el comunicado de prensa. “La detección temprana de la sepsis es fundamental ya que cada hora que no se trata la sepsis, la probabilidad de muerte aumenta hasta en un siete por ciento. Nuestra tecnología puede proporcionar a los médicos una señal de advertencia temprana de una respuesta hiperinmune o de inmunoparálisis en la sepsis. Los médicos podrán entonces proporcionar el tratamiento correcto lo más rápido posible”.
El estudio observó que las respuestas de los pacientes variaban, presentándose como picos distintos en los niveles de proteínas inflamatorias y efectos secundarios. Estos conocimientos podrían ayudar a identificar a los pacientes más susceptibles a respuestas inflamatorias graves y adaptar los tratamientos en consecuencia. Esta tecnología podría convertirse en un activo esencial no sólo para detectar signos tempranos de sepsis sino también para controlar otras afecciones, como el trastorno de estrés postraumático y adaptar terapias específicas dirigidas a los nervios.
Esta investigación pionera involucró a múltiples colaboradores, incluidos los Laboratorios Nacionales Sandia, la Universidad de Wisconsin-Madison, el Centro VA para el Estrés y la Salud Mental, el Laboratorio Quspin, la Universidad de Stanford e InflammaSense Inc.
Al introducir este dispositivo en la práctica clínica, UC San Diego está a punto de lograr avances significativos en el diagnóstico médico, ofreciendo esperanza para una intervención temprana y mejores resultados para los pacientes que padecen afecciones inflamatorias.