Inteligencia artificial: un parteaguas en el tratamiento de Párkinson

La revista +Ciencia de la Facultad de Ingeniería nos trae un interesante artículo que sugiere un nuevo modelo de tratamiento de Párkinson con el uso de inteligencia artificial.

El número 24 de la revista +Ciencia de la Facultad de Ingeniería nos trae interesantes artículos sobre el descubrimiento de un nuevo material, neuroingeniería como apoyo de los aparatos prostéticos, además de uno sobre inteligencia artificial en el tratamiento para el Párkinson.

Inteligencia artificial: un parteaguas en el tratamiento de Párkinson

Cuando escuchamos hablar de Párkinson, lo primero que nos viene a la mente son los horribles e involuntarios temblores que esta enfermedad produce, deteriorando la calidad de vida de quienes la padecen. En promedio, la enfermedad inicia en personas de 60 años y su incidencia aumenta significativamente con la edad (NIH, 2016). Esta enfermedad es neurodegenerativa, lo que significa que afecta al sistema nervioso central causando que las neuronas se destruyan progresivamente.

En particular, el Párkinson es causado por la falta de dopamina en el cerebro, una sustancia que interviene en los mecanismos motores del cuerpo. Además de los característicos temblores, algunos otros síntomas que presenta la enfermedad son rigidez, inestabilidad postural, dificultad para tragar y masticar, y cambios en el habla (NIH, 2016).

Las cifras de personas que padecen de Párkinson son alarmantes. En México, esta es la segunda enfermedad neurodegenerativa más frecuente en personas mayores de 50 años (Inapam, 2019). Los números a nivel mundial son todavía más inquietantes: siete millones de personas padecen de Párkinson y se estima que para el 2030 estas cifras llegarán a más de 12 millones de personas alrededor del mundo (OMS, 2008). Debido a lo anterior, científicos y médicos han dedicado años de su vida en crear tratamientos que reduzcan los atroces temblores patológicos de Párkinson.

Hoy, los tratamientos para el Párkinson consisten en medicamentos y complejas terapias de rehabilitación. Aunque se han conseguido progresos significativos, a la fecha no existe ningún tratamiento 100% efectivo. Pero esto podría estar a punto de cambiar, ya que la robótica y la inteligencia artificial abren un nuevo panorama de esperanza para los pacientes que padecen Párkinson o alguna otra enfermedad motora.

Recientemente se ha trabajado en el desarrollo de exoesqueletos portátiles y robots de neurorrehabilitación que puedan ayudar a las personas a compensar los movimientos involuntarios del Párkinson (NYU, 2020).

Para lograr eliminar o compensar los temblores, lo primero que se debe encontrar es la forma de predecirlos exactamente y en tiempo real, ya que un retraso de tan solo 20 milisegundos podría frustrar una compensación efectiva por parte de la máquina, e incluso poner en riesgo la seguridad del paciente (NYU, 2020). Esto representa todo un reto, pues los temblores patológicos del Párkinson no siguen ningún patrón específico, y cada paciente posee patrones diferentes.

Conscientes de la importancia de realizar esta tarea, un equipo de investigadores de la NYU y Canadá utilizó pequeños sensores para estudiar los temblores de 81 pacientes del Centro de Trastornos de Movimiento de Ontario (Londres). Con los datos recabados, se emplearon técnicas complejas de modelado de redes neuronales profundas para construir un modelo algorítmico que predice en tiempo real y con exactitud los temblores de mano. El modelo fue nombrado PHTNet (por sus siglas en inglés: Pathological Hand Tremors using Recurrent Neural Networks) y opera con inteligencia artificial. Ya fue probado y está listo para implementarse, mostrando excelentes resultados en los pacientes (Shahtalebi y Atashzar, 2020).

Un inconveniente de este modelo es que requiere de mucha potencia computacional. Sin embargo, el Dr. S. Farokh Atashzar y su equipo ya están trabajando en ello: planean desarrollar un enfoque en la nube de baja potencia, permitiendo que los robots portátiles y los exoesqueletos funcionen en los hogares de los pacientes (Shahtalebi y Atashzar, 2020).

La incorporación de este modelo de aprendizaje automático a las tecnologías de robótica podría cambiar por completo la vida de las personas que padecen Párkinson. Este modelo les regresará la independencia en su vida cotidiana al eliminar los temblores patológicos y les permitirá mejorar la precisión de sus movimientos voluntarios. Con el tiempo, este invento continuará mejorando y al final se logrará crear algo portátil y con la mejor precisión posible, para garantizar la mejor calidad de vida a las personas afectadas por esta enfermedad neurodegenerativa.

*Colaboración de Alejandra Alcalá Haddad, alumna del 5º semestre de Ingeniería Biomédica.

Referencias:
•    Instituto Nacional de las Personas Adultas Mayores. (2019). Parkinson, segunda enfermedad neurodegenerativa más frecuente en personas mayores de 50 años. Recuperado de: https://www.gob.mx/inapam/es/articulos/parkinson-se­gunda-enfermedad-neurodegenerativa-mas-frecuente-en-personas-mayores­de-50-anos?idiom=es
•    National lnstitute of Neurological Disorders and Stroke (NIH). (2016). Parkinson's Disease: Hope Through Research. Recuperado de: https://www.ninds.nih.gov/ Disorders/Patient-Caregiver-Education/Hope-Through-Research/Parkinsons­Disease-Hope-Through-Research

•    NYU Tandon School of Engineering. (2020). Fighting hand tremors: First comes Al, then robots. Recuperado de: https://engineering.nyu.edu/news/fighting­hand-tremors-first-comes-ai-then-robots
•    Shahtalebi, S., Atashzar, S.F., Samotus, O. et al. (2020). PHTNet: Characteriza­ tion and Deep Mining of lnvoluntary Pathological Hand Tremar using Recurren! Neural Network Models. Recuperado de: https://doi.org/10.1038/s41598-020-58912-9
•    World Health Organization. (2008). Global Burden of Disease 2004. Recuperado de: https:/!www.who.int/healthinfo/global_ burden _ disease/GBD _report_ 2004update _ full.pdf?ua=1

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