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Descubren qué pasa en el cerebro cuando se implanta una prótesis

También el impacto en el córtex de la percepción del miembro fantasma una vez amputado


Científicos suizos han cartografiado lo que pasa en el cerebro humano cuando un miembro amputado es sustituido por una prótesis. Utilizaron una técnica quirúrgica novedosa (TMSR) e imágenes de resonancia magnética y no sólo descubrieron los cambios que originan en el córtex estos procesos, sino también el impacto en el cerebro del miembro fantasma una vez amputado. Todo un progreso para mejorar el funcionamiento de las prótesis.





Una persona amputada equipada de una prótesis de brazo sofisticada después de una operación TMSR. Crédit: Irit Hacmun, Tel Aviv./EPFL
Una persona amputada equipada de una prótesis de brazo sofisticada después de una operación TMSR. Crédit: Irit Hacmun, Tel Aviv./EPFL
Científicos suizos han utilizado la imagen de resonancia magnética funcional (IRM) para descubrir cómo el cerebro cartografía las vías motrices y sensoriales después de la implantación de un nervio en un músculo paralizado (reinervación).

La reinervación motora y sensorial dirigida (TMSR – Targeted Motor and Sensory reinnervation) es un procedimiento quirúrgico aplicado a pacientes con miembros amputados. Este procedimiento redirige los nervios residuales de los miembros amputados hacia los músculos sanos y las regiones intactas de la piel, con la finalidad de adaptarlos a una prótesis. El TMSR modifica la forma en la que el cerebro gestiona los datos somato-sensoriales y del control motor.

Los científicos de la Escuela Politécnica Superior de Lausana (EPFL), según se explica en un comunicado,  utilizaron la imagen de resonancia magnética funcional de campo ultra alto para mostrar cómo la TMSR afecta a las representaciones de los miembros superiores en el cerebro de los pacientes con miembros amputados, particularmente al córtex motor primario y el córtex somato-sensorial. También a las regiones que gestionan las funciones cerebrales más complejas. Sus resultados se publican en la revista Brain.

La técnica IRM utiliza el fenómeno de la resonancia magnética nuclear para obtener información sobre la estructura y composición del cuerpo a analizar. El elemento principal es un imán capaz de generar un campo magnético constante de gran intensidad. Actualmente, mientras que la mayoría de los sistemas opera a 0,5 a 1,5 teslas, los sistemas comerciales disponibles están entre 0,2 T - 7 Teslas.

La TMSR se usa para mejorar el control de las prótesis de los miembros superiores. Los nervios residuales del miembro amputado son reinervados y activan nuevas zonas musculares. De esta forma, un paciente equipado con una prótesis TMSR envía órdenes a los músculos reinervados, las cuales son decodificadas y enviadas al miembro artificial. Paralelamente, la estimulación directa de la piel que rodea a los músculos reinervados se envía al cerebro, induciendo una sensación táctil en el miembro artificial.

Cambios cartografiados

Este trabajo ha conseguido cartografiar los cambios que la TMSR origina en el cerebro de tres pacientes que habían sufrido la amputación de sus miembros superiores y que habían sido sometidos a una intervención TMSR. Todos eran usuarios experimentados de las prótesis desarrolladas por estos investigadores.

Tras la intervención, los científicos recurrieron a la imagen de resonancia magnética funcional usando un campo magnético ultra alto, de una intensidad de  7 Teslas. Esta técnica mide la actividad cerebral detectando las variaciones del flujo sanguíneo en el interior del cerebro.

Este procedimiento proporcionó una visión inédita, con una gran resolución espacial, de la organización cortical de los córtex motor primario y somato-temporal de cada paciente.

Sorprendentemente, el estudio demostró que la cartografía del córtex motor del miembro amputado era parecida, en términos de extensión, fuerza y topografía, a la de los individuos sanos, pero que al mismo tiempo eran diferentes de la de los pacientes amputados que no habían tenido TMSR y utilizaban prótesis estandarizadas. Este dato demuestra el impacto único del procedimiento quirúrgico TMSR sobre la cartografía motora del cerebro.

Miembro fantasma

Esta investigación ha sido capaz asimismo de identificar la cartografía del miembro fantasma (los que han sido amputados) en el córtex somato-sensorial de los pacientes tratados con TMSR. El síndrome del miembro fantasma es la percepción de sensaciones de que un miembro amputado todavía está conectado al cuerpo y está funcionando con el resto de miembros.

Las cartografías somato-sensoriales han mostrado a su vez que el cerebro había preservado su organización topográfica original, aunque en menor medida que en las personas sanas. Es más, mientras estudiaban las conexiones entre las cartografías de los miembros superiores en ambos córtex, los investigadores encontraron conexiones normales en los pacientes con TMSR comparables a las de las personas sanas.

Sin embargo, la preservación de la cartografía original se reducía de nuevo en los pacientes con miembros amputados no tratados con TMSR, lo que certifica que este sistema conserva las fuertes conexiones funcionales entre los córtex primario motor y el sensorial.

El estudio demostró asimismo que la TMSR debe ser mejorada, ya que no permite todavía a los pacientes sentir las prótesis como un miembro normal, y también que la IRMf de campo ultra alto es válida para estudiar la cartografía de los miembros superiores en el cerebro, después de una amputación.

Referencia

Upper limb cortical maps in amputees with targeted muscle and sensory reinnervation. Brain, Volume 140, Issue 11, 1 November 2017, Pages 2993–3011. DOI:https://doi.org/10.1093/brain/awx242
 


Lunes, 30 de Octubre 2017
Redacción T21
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