El daño cerebral producido por un trastorno neurológico sobrevenido afecta con mayor frecuencia a estructuras del cerebro o telencéfalo irrigadas por la arteria cerebral media, en concreto, la corteza cerebral, los ganglios de la base o la cápsula interna. La lesión neurológica causa una amplia diversidad de síntomas entre los que destaca el déficit sensorial y motor.

El área lesionada tras una isquemia o una hemorragia repercute en otras estructuras neuroanatómicas conectadas entre sí, es decir, tras el daño cerebral se produce una pérdida de excitabilidad en regiones adyacentes o remotas, pero relacionadas con el lugar original de la lesión. Este proceso, que se denomina diasquisis (del griego es hendirse), es responsable de que las manifestaciones clínicas ocasionadas por una lesión neurológica sean secundarias al daño del área afectada y también, a la pérdida de conexiones con las áreas vecinas.  

El control motor requiere de la integridad de estructuras neuroanatómicas que tienen una participación clave en su funcionamiento. Estas son la corteza cerebral, los ganglios de la base y el tracto corticoespinal, entre otras. El tracto corticoespinal o piramidal recorre la médula espinal para transmitir las órdenes motoras del sistema nervioso central (SNC) al aparato locomotor con el propósito de producir una acción. La lesión en cualquiera de los niveles implicados en el control del movimiento, como puede suceder tras un ictus, un traumatismo craneoencefálico o en una lesión medular, ocasiona un déficit de reclutamiento muscular que, hace necesario la búsqueda de nuevos métodos de captación y transmisión de las señales cerebrales hacia el aparato locomotor. En este sentido, las nuevas tecnologías juegan un papel crucial en la rehabilitación, ya que permiten adaptaciones para abordar directamente los mecanismos cerebrales implicados en la recuperación y así, promover la neuroplasticidad.

La neuroplasticidad, según la OMS, es la capacidad de las células del SNC para regenerarse anatómica y funcionalmente, después de estar sujetas a influencias patológicas, ambientales o del desarrollo, permitiendo una respuesta adaptativa (o mal adaptativa) a la demanda funcional.

Tras una lesión neurológica se producen los siguientes procesos neuroplásticos:

• Cambios precoces: ocasionados por la reabsorción del edema y del tejido necrótico y la reperfusión del área isquémica de penumbra.
• Reorganización de las áreas motoras secundarias: las cortezas premotora y suplementaria reorganizan sus funciones e incrementan su actividad.
• Reorganización local: se produce un desenmascaramiento de representaciones motoras redundantes próximas a un área lesionada (proceso denominado vicaritation). La activación en el propio hemisferio lesionado a nivel de la corteza motora suplementaria y premotora son factores de buen pronóstico en sujetos con ictus.
• Reorganización interhemisférica: a través de interacciones inhibitorias hacia el hemisferio lesionado o el incremento de la actividad del hemisferio sano. Algunos autores confirman que podría asociarse a una mala ejecución de la tarea, o bien, a una peor evolución de la función motora. Sin embargo, otros defienden esta activación, ya que supone un refuerzo de la actividad del hemisferio afecto y que depende del tiempo de lesión, del tamaño del área lesionada y de la dificultad de la tarea realizada. En este sentido, una tarea más compleja requiere de una activación bilateral de ambos hemisferios. Además, el 10% de las fibras que componen el tracto corticoespinal proceden del hemisferio ipsilateral a la extremidad que se desplaza, por tanto, la implicación de ambos hemisferios en un movimiento es habitual.

En la actualidad, existe una mayor comprensión de los mecanismos neuroplásticos, así como un mayor avance tecnológico. En este contexto, se diseñaron los dispositivos de interfaz cerebro – máquina/computadora (en inglés Brain Computer Interface, BCI), que constituyen sistemas de ingeniería capaces de traducir nuestras intenciones de movimiento y convertirlas en acciones reales o virtuales. El funcionamiento básico de un sistema BCI consiste en medir la actividad cerebral, procesarla para obtener las características de interés, y una vez obtenidas, permitir la interacción de la persona con el entorno. Las señales registradas (actividad electroencefalográfica) por los dispositivos BCI dependen de las indicaciones previas otorgadas al sujeto (instrucciones, imaginación motora, etc.). Estos aspectos condicionan el grado de motivación, fatiga o frustración del paciente, aspectos clave en la rehabilitación y en la neuroplasticidad.

Los sistemas BCI que emplean electroencefalografía son dispositivos de bajo coste que analizan las señales corticales en tiempo real de manera sencilla e inocua. La actividad electroencefalográfica puede informar de los procesos corticales relacionados con el movimiento, lo que permite detectar el nivel de atención y de participación del sujeto en un movimiento, caracterizando la intención del movimiento. Además, los sistemas ofrecen retroalimentación al sujeto sobre su nivel implicación durante la acción, lo que potencia la motivación y la adherencia a la terapia. La investigación con sistemas BCI ha permitido caracterizar los principales ritmos corticales relacionados con el movimiento. Los ritmos corticales cambian su amplitud durante el reposo y durante el movimiento. En concreto, se producen dos eventos: laSincronización relacionada con eventos (ERS) y la Desincronización relacionada con eventos (ERD).

En sujetos sanos, el movimiento está precedido por el ERD (disminución de la amplitud de los ritmos corticales que refleja intención de movimiento), y a medida que se desarrolla el movimiento aparece una ERS (aumenta de la amplitud que refleja la desactivación de la corteza motora cuando ya se está ejecutando el movimiento). El aumento de la potencia de las frecuencias µ y b se denomina ERS, mientras que la disminución se define como ERD.  Existen otros ritmos corticales relacionados con el movimiento, en concreto son los denominados potenciales lentos (Bereitschaft Potential, BP), que constituyen una señal eléctrica lenta (<1Hz) asociada con la planificación y la ejecución del movimiento. En sujetos sanos estos ritmos se aprecian pocos milisegundos antes del inicio del movimiento voluntario en áreas motoras precentrales.

En la tabla 1 se sintetiza la actividad electroencefalográfica relativa al movimiento en sujetos sin patología:

Tabla 1. Ritmos corticales durante el movimiento voluntario.

	ERD	ERS	MRCPs
Preparación del movimiento (intención/imaginación)	µ-ERD hemisferio contralateral al movimiento (en corteza motora)		Asociados a planificación y ejecución del movimiento. La mayor diferencia de potencial negativa coincide con el inicio del movimiento. Se observa en la corteza motora suplementaria
Ejecución del movimiento	µ-ERD bilateral	β-ERS bilateral al final del movimiento

El BCI aplicado a neurociencia permite controlar dispositivos externos (silla de ruedas, neuroprótesis o sistemas de comunicación) a través de la detección de los ritmos corticales relacionados con el movimiento. Constituye una vía alternativa que permite la interacción del individúo con el entorno a través de un producto de apoyo a pesar de la lesión del SNC y que le ofrece una retroalimentación sobre sus ritmos corticales y su participación en la acción.

Las intervenciones con BCI han demostrado la importancia de que el proceso de rehabilitación tenga las siguientes características:

• Repetición: La plasticidad es práctico-dependiente. La repetición mejora el aprendizaje de habilidades motoras y funcionales.
• Feedback sensorial: Con el trabajo a través de diferentes canales se obtiene un máximo desarrollo de las redes neuronales necesario para inducir una reorganización cerebral
• Motivación: Se consigue al enfocar las diferentes actividades que conforman la terapia del sujeto con una mayor implicación y atención sobre la tarea.
• Importancia de la práctica mental: está considerada como una terapia adicional prometedora para mejorar las funciones motoras. Este abordaje crece en importancia ya que la implicación y la atención en las tareas requieren de la activación de circuitos cerebrales implicados en la preparación y la ejecución del movimiento, y consisten en un entrenamiento cognitivo de la tarea a pesar de que el paciente no tenga la capacidad física de desarrollarla.

La evidencia actual sugiere que, el entrenamiento basado en BCI o que trabaja con práctica mental es superior a las intervenciones convencionales para la recuperación motora de las extremidades superiores en pacientes con ictus. Las tecnologías BCI han ayudado a restaurar el control motor haciéndolo más efectivo por inducir la plasticidad dependiente de la actividad, demandando atención sobre una tarea motriz o requiriendo la activación o desactivación de señales cerebrales específicas. Además, han puesto de relieve la importancia de la atención, de la práctica mental, de la imaginación y de la participación del paciente durante la ejecución de una acción.

Lecturas recomendadas

Nojima I, Sugata H, Takeuchi H, Mima T. Brain-Computer Interface Training Based on Brain Activity Can Induce Motor Recovery in Patients With Stroke: A Meta-Analysis. Neurorehabil Neural Repair. 2022;36(2):83-96. doi:10.1177/15459683211062895

Yang W, Zhang X, Li Z, Zhang Q, Xue C, Huai Y. The Effect of Brain-Computer Interface Training on Rehabilitation of Upper Limb Dysfunction After Stroke: A Meta-Analysis of Randomized Controlled Trials. Front Neurosci. 2022;15:766879. Published 2022 Feb 7. doi:10.3389/fnins.2021.766879

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