Plasticidad en los Modelos de Lesionados Cerebrales

Los modelos de desaferentados no han producido avances en la recuperacion funcional de pacientes con lesiones cerebrales. El modelo mas estudiado es el de los pacientes con ACV con compromiso del sistema motor y sensitivo.

Fueron postulados 3 tipos de plasticidad adaptativa en pacientes con compromisos del sistema motor secundario a lesiones cerebrales.

1. El primer modelo se basa en la existencia del haz corticoespinal directo (5/15% de las fibras del tracto corticoespinal). A comienzos de los años '90 se comenzo a evaluar a pacientes con ACV que recuperaban parte de la fincionalidad de la mano con deterioro motor previo. Diversos trabajos desribieron una hiperactivacion de M1 del hemisferio intacto en aquellos pacientes, hallazgo que fue interpretado como una adaptacion funcional para compensar el deficit motor por compromiso del hemisferio lesionado. Sin embargo, experimentos recientes demostraron que la inhibicion transitoria de M1 del hemosferio intacto no altero el comportamiento motor en las diversas tareas dirigidas para evaluar funcionalmente esta corteza de la mano paretica posterior a su recuperacion.
2. La segunda teoria para tratar de explicar la compensacion del deficit motor secundario a una lesion motora pura tiene origenes en modelos en primates donde se sugirio que la reorganizacion ocurre en M1 del lado afectado. Recientemente se demostro que la interrupcion con Estimulacion Magnetica Transcraneal de M1 del hemisferio afectado producia una alteracion del comportamiento motor de la mano en pacientes con ACV que habian recuperado parcialmente la fuerza (Fridman et al. 2002). Dicho estudio permitio identificar que la activacion previamente referida en M1 es adaptativa y que la corteza motora primaria posterior a lesiones focales se puede reorganizar en forma modal especifica
3. La tercer teoria de como el cerebro podria adaptarse funcionalmente para compensar el deficit motor por compromiso de M1 o de su haz corticoespinal es la que plantea cambios funcionales adaptativos en areas motoras no primarias. El origen de esta teoria proviene de estudios en humanos con fMRI y PET donde se observo en el grupo de pacientes que recuperaron parte de la fuerza muscular luego de un ACV motor puro, un incremento del flujo sanguineo cerebral en la corteza premotora del hemisferio afectado. En monos, luego de lesiones focales en M1 con una recuperacion motora espontanea, la inhibicion de M1 con el agonista GABAáergico musimol no produjo ningun cambio en el comportamiento motor en monos. Sin embargo, la inhibicion de la corteza premotora del hemisferio lesionado produjo la reinstalacion del deficit motor, es decir, la desaparicion de la recuperacion motora lograda.

En estudios posteriores, se evaluo si existian cambios en la representacion somatotopica de la corteza premotora ventral, luego de la recuperacion espontanea en un grupo de cinco primates a los cuales se les realizo una lesion cortical focal en la representacion de la mano en M1. Como resultado de este estudio se hallo una expansion del area de representacion cortical de la mano en PMv.

Recientemente se evaluo la teoria de que cambios funcionales que ocurren en la corteza premotora son los responsables de la adaptacion experimentada luego de la recuperacion motora posterior a un ACV. Como hallazgo de este estudio se demostro que la actividad de PMd sugerida es adaptativa para reemplazar el deficit de M1, por lo tanto estaplasticidad adaptativa sugiere que el sistema motor compensa el deficit reorganizandose en forma jerarquica, en donde una corteza de orden superior (PMd) con una funcionalidad original diferente compensa el deficit en los parametros basicos del movimiento (fuerza, velocidad) crrespondientes a otra area cortical. No se pudo demostrar reorganizacion adaptativa en la corteza PMv en humanos aunque solo se evalio la parte rostral de PMv, si se demostro que la corteza PMd ipsilateral a la mano paretica intervedria compensando el deficit motor.

La importancia de la corteza premotora en la recuperacion funcional no se limita a pacientes con ACV ni al miembro superior. La corteza PM es el area con mayor activacion luego de la recuperacion motora de pacientes con un unico brote de esclerosis multiple (Pantano et al., 2002), en la recuperacion motora de la marcha luego de un ACV (Miyai et al., 2002) y en la plasticidad comensadora de los pacientes con enfermedad de Parkinson (Sabatini et al., 2000; Haslinger et al., 2001)

Referencias

1. Fridman, Esteban. Plasticidad Cerebral y Aprendizaje en la Neurorehabilitacion. Archivos de Neurologia, Neurocirugia y Neuropsiquiatria. FLENI, 2004, vol 8 N° 2: 40-53
2. Fridman EA, Hanakawa T, Chung M, Cohen L. Involvement of premotor cortex in motor recovery after stroke. Preliminary results. Neurology Supp. May 2002
3. Pantano P, Iannetti GD, Caramia F. Cortical motor reorganization after a single clinical attack of multiple sclerosis. Brain. 2002; 125:1607-15

Plasticidad en los Modelos de Desaferentación

El modelo de desaferentación que ha desconcertado a los investigadores en las neurociencias es la plasticidad que se da en los ciegos que leen Braille. Cuando el origen de la ceguera son lesiones que se encuentran fuera del cerebro, las cortezas visuales primarias y las áreas visuales de asociación se encuentran funcionalmente desaferentadas, y las áreas de asociación heteromodales tienen una desaferentación parcial.
, ya que si bien las aferencias visuales están ausentes, no así las somatosensoriales.

En el año 1996, Sadato y cols. utilizando PET demostraron en humanos que las áreas corticales desaferentadas en ciegos se activaban tanto en la lectura Braille como durante el proceso de discriminación no Braiille.
Este hallazgo sugería que si el cerebro era forzado a aprender, las cortezas desaferentadas podrían reorganizarse funcionalmente como para suplir el trabajo de otra modalidad. En otras palabras, áreas con una modalidad especifica sensorial (visión) comienzan a interpretar estímulos correspondientes a otra modalidad (sensibilidad). El concepto de plasticidad de modalidad cruzada (cross modal plasticity) nació en humanos.

La pregunta siguiente era si existía una susceptibilidad relacionada con la edad para poder desarrollar plasticidad de modalidad cruzada. Cohen y cols. demostraron que únicamente los ciegos que aprendieron lectura Braille antes de la adultez podrían sufrir este proceso adaptativo sugiriendo que existe una etapa de susceptibilidad para poder desarrollar estos fenómenos de compensación.

Conexiones Nocivas e Inhibidoras

Después de una lesión que da lugar a una denervación, las células modifican su comportamiento para atraer nuevas conexiones. En general, activan estos procesos de desarrollo que formaron estas conexiones en un primer momento. A la célula le incumbe su propia conectividad, no la funcionalidad de todo el sistema al que pertenece.

Alguna de las lesiones nuevas creadas después de la lesión resultan perjudiciales para el sistema en su conjunto y en tales casos la misión radica en eliminar estas conexiones inadecuadas.
También se da la desgraciada circunstancia de que muchos de los mecanismos celulares que posibilitan una plasticidad en exceso resultan nocivos para el sistema nervioso. Muchos estudios han demostrado que las moléculas que participan en la plasticidad neuronal también tienen un carácter neurotóxico si se activan en exceso durante los periodos de vulnerabilidad celular.

Los sistemas nerviosos maduros poseen mecanismos que evitan la formación de nuevas conexiones inadecuadas. Estos mecanismos también impiden la recuperación de una lesión, actuando sobre todo en la sustancia blanca, de manera que actualmente es muy difícil el recrecimiento de los haces dañados sin la ayuda de una intervención externa.

Como se establecen nuevas conexiones??

Axones Neuronales al Microscopio Electrónico

Antes que nada, las celulas nerviosas han de establecer contacto entre si, a traves de las "neuritas", que luego formaran axones y dendritas.

Para esto, una dilatacion del extremo distal de las neuritas, llamada cono de crecimiento, forma una nueva membrana celular y esta se llena de axoplasma. Este cono debe hallar su camino a traves del neuropilo hasta las celulas de destino, respondiendo a las señales de orientacion del medio local: algunas señales lo atraen, mientras otras lo repelen. Una vez identificada una deiana idonea, el cono tiene que diferenciarse en una sinapsis madura

Una vez que se establecio una conexion anatomica, las celulas tienen la opcion de dejarla actuar en condiciones fisiologicas o de retenerla anatomicamente en un estado inerte desde el punto de vista fisiologico (sinapsis silentes). Otra posibilidad es conservar una conexion anatomica pero inhibirla a nivel presinaptico, de manera que permanezca como via potencial.

Por lo tanto, las conexiones del sistema nervioso activas en sentido fisiologico constituyen un subgrupo dentro de las conexiones anatomicas existentes.

Esto nos permite dilucidar que la recuperacion de funciones abolidas o alteradas a consecuencia de una lesion puede hacerse a traves de vias de reserva que no se emplean habitualmente, hasta que la claudicacion de la via primaria lo hace necesario y se produce su activacion o desenmascaramiento. En el caso particular de las lesiones motoras, las vias accesorias pueden ser:

• Fibras preservadas en los brazos anterior y posterior de la capsula interna y en el tronco cerebral



• Corteza Motora ipsilateral al lado paretico, a travez del haz piramidal directo (no decusado). Esto se ha comprobado por estimulacion magnetica transcraneal y por PET.



• Multiples sistemas paralelos con superposicion de areas corticales y de conexiones con motoneuronas medulares que en situacion normal cooperan con el fin de manejar toda la informacion necesaria para el rapido y preciso control de movimientos complejos poliarticulares, constituyen una reserva para la recuperacion de funciones.



• La multiplicidad de vias anatomicas se presenta tambien en el circuito corticoestriadonegrotalamocortical, dende se describen por lo menos 5 vias paralelas separadas.

Referencias:

1. Maria Stokes, "Fisioterapia en la Rehabilitacion Neurologica" Segunda Edicion, Elsevier Mosby, 2006.



2. J. Castaño, "Plasticidad neuronal y bases cientificas de la neurorehabilitacion" Rev Neurol 2002; 34 (Supl 1): S130-S135

De que estamos hablando??

Durante siglos, el Sistema Nervioso Central ha sido considerado como una estructura inmutable e irreparable, desde el punto de vista funcional y anatómico. Hoy en dia estas ideas han cambiado y solo pueden ser entendidas a través de una adecuada comprensión del término NEUROPLASTICIDAD.



La Neuroplasticidad tiene que ver con los cambios producidos en la conectividad del sistema nervioso y en la actualidad esta comprobado su interés para la práctica clinica. Aunque muchos de estos cambios tienen una índole adaptativa y nos permiten enfrentarnos a las variaciones en el medio, algunos se oponen a este proceso y contribuyen a la aparición de problemas clinicos.