NEUROPLASTICIDAD

Hasta hace aproximadamente 50 años, el sistema nervioso central (SNC) había sido considerado como una estructura estática, cuya función es inmodificable e irreparable. Según esta hipótesis, la lesión del SNC sólo podría ser tratada mediante estrategias de compensación. Sin embargo, clínicos e investigadores que día a día trabajaban en este campo, difícilmente se explicaban resultados tan diversos como la recuperación funcional espontanea de pacientes hemipléjicos (al menos parcialmente) o la función motriz observada por debajo de una sección medular completa en animales experimentales.  Esta evidencia empírica con relación a la recuperación del SNC, junto con el desarrollo de la tecnología en el campo de las técnicas de neuroimagen funcional, constituyeron la fuerza impulsora para la investigación científica en torno a la idea del potencial dinámico del SNC. De esta forma, los descubrimientos de los últimos 20 años otorgan una amplia pero limitada capacidad de recuperación al SNC, que puede ser favorecida por diferentes estrategias de neurorrehabilitación.

 ¿Cuánto puede reorganizarse en SNC después de una lesión? ¿Estos procesos pueden manipularse para facilitar la reorganización del SNC? Estas y otras preguntas son de gran importancia para los científicos y médicos que participan en la rehabilitación de pacientes con daños cerebrales.

 Una lesión en el SNC puede afectar la función neuronal por un daño directo a las mismas neuronas. Además, los trastornos de la función neuronal pueden ser el resultado de efectos indirectos de lesiones que perjudican el flujo sanguíneo del cerebro, el control del líquido cefalorraquídeo o el metabolismo cerebral. Ya sea que el traumatismo se produzca mediante un mecanismo directo o indirecto, el efecto sobre la función neuronal puede implicar

a.     la interrupción de las proyecciones axonales de las áreas afectadas

b.     una denervación de la población neuronal inervada por las neuronas

c.     la supresión completa de algunas neuronas

 Aparte de la destrucción de las neuronas dañadas en el lugar de la lesión, las consecuencias de la pérdida sináptica de estas neuronas produce una degeneración en cascada en las vías neuronales, lo que, con el tiempo, aumenta el alcance del trastorno neuronal.

 Respuestas Celulares a una Lesión

 Estos sucesos que ocurren después de una lesión, pueden contribuir o limitar la recuperación funcional. 

SHOCK NEURONAL   

Uno de los primeros acontecimientos después de una lesión en el sistema nervioso es el shock neuronal o diasquisis, el cual implica la pérdida momentánea de la función de las vías neuronales a una cierta distancia de la lesión. Tal situación podría surgir por la pérdida de la activación neuronal normal de las áreas sanas. Si éstas últimas se recuperan, hasta cierto punto, de la falta de estímulos del área dañada, se reducirán los síntomas causados por el trastorno del estímulo.

 

EFICIENCIA SINÁPTICA   

Las neuronas directamente afectadas por la lesión evidencian una pérdida de la eficiencia sináptica. Craik señala que un edema en la zona de la lesión puede producir una compresión de los axones y un bloqueo fisiológico de la conducción neuronal. La reducción del edema restauraría una porción de la pérdida funcional.  

 

 

HIPERSENSIBILIDAD A LA DESNERVACIÓN   

La hipersensibilidad a la denervación puede ocurrir cuando las neuronas presentan una pérdida del estímulo procedente de otra región cerebral. En este caso, la membrana postsináptica de una neurona se vuelve hiperactiva a la liberación de una sustancia transmisora.

Por ejemplo, la enfermedad de Parkinson ocasiona una pérdida de las neuronas productoras de dopamina en la sustancia negra de los ganglios basales. En respuesta a esta denervación producida por la enfermedad, las células postsináptica finales del striatum se vuelven muy sensibles a la dopamina liberada por las neuronas restantes de la sustancia negra. 

 

SINAPSIS INACTIVA   

Durante la recuperación funcional, también se produce una incorporación de las sinapsis inactivas. Esto sugiere que las sinapsis estructurales están presentes en diversas áreas del cerebro que pueden no estar normalmente en funcionamiento por la competencia en las vías neuronales. No obstante, factores experimentales o lesiones pueden ocasionar

Su activación al liberarlas de estos efectos previos.

 

SINAPTOGÉNESIS REGENERATIVA Y  REACTIVA 

La  sinaptogénesis regenerativa ocurre cuando los axones lesionados comienzan a producir brotes. La sinaptogénesis reactiva, o los brotes colaterales, puede presentarse cuando los axones normales vecinos se extienden para inervar sitios sinápticos previamente activados por el axón dañado. En la Figuras  siguientes se ilustran ejemplos de sinaptogénesis regenerativa y reactiva

 

NEUROPLASTICIDAD DEL SISTEMA NERVIOSO INTACTO.

No es necesario que el sistema nervioso sufra una lesión para activar mecanismos neuroplásticos, ya que estos fenómenos están estrechamente vinculados a procesos de aprendizaje y memoria. Los trabajos originales de Hebb en la década de 1940 demostraron cómo la función cortical era remodelada en función de la experiencia. La repetición consecutiva de un gesto determinaba su aprendizaje a través del fortalecimiento de la activación de redes neuronales del cerebro. Estudios más recientes muestran la alta capacidad neuroplástica durante el aprendizaje en individuos sanos, como aquellos que habitualmente utilizan la escritura Braille, en los cuales, la representación cortical del primer interóseo dorsal es significativamente mayor tras un día de trabajo que tras varios días sin leer. Por otra parte el desuso de determinadas partes del cuerpo puede producir la disminución de la excitabilidad o de la representación cortical de la zona inervada.

Leiepert et al, comprobaron cómo disminuyó la representación cortical del músculo tibial anterior en individuos con inmovilización del tobillo, encontrándose además una correlación entre la disminución del tamaño de la representación en la corteza y el período de tiempo de inmovilización.

 

NEUROPLASTICIDAD TRAS LA LESIÓN DEL SISTEMA NERVIOSO.

El potencial dinámico del sistema nervioso sensitivomotor desempeña un papel importante ante una lesión neurotraumática, pudiendo ser capaz de potenciar la función perdida en lesiones centrales parciales. Además, los mecanismos de neuroplasticidad que se desencadenan pueden diferir en función del nivel en que se encuentre la lesión (periférica, médula o encéfalo).

Cuando la lesión es sobre el sistema nervioso periférico, las neuronas residuales de segundo y tercer orden adquieren tras la desaferenciación una función mayor, en comparación con las células desaferenciadas. Por ejemplo, después de un bloqueo nervioso temporal mediante anestésico local, se ha medido un aumento en los potenciales provocados motores de los músculos más proximales a la zona denervada, acompañada de una expansión en el área cortical motora correspondiente.

En lesiones cerebrales, principalmente debidas a infartos cerebrales o a traumatismos craneoencefálicos, se puede observar una recuperación parcial espontánea que tiene lugar en los primeros meses de evolución. Durante los primeros días, la recuperación está relacionada con fenómenos vasculares, como la disminución del edema, la reducción de la zona de penumbra y el papel de vasos colaterales, que favorecen la irrigación del área tisular dañada. Los cambios producidos durante la fase subaguda podrían estar relacionados con la activación de mecanismos como el brotamiento de las fibras nerviosas ilesas y la reorganización de los campos corticales sensitivomotores.

El papel del hemisferio sano también debe ser tenido en cuenta en la recuperación espontánea de las lesiones cerebrales. Fisher demostró cómo la actividad del tracto corticoespinal del lado contralateral al del ictus también podría participar en el proceso de recuperación funcional en pacientes con hemiplejía.

En lo referente a la lesión medular, una gran cantidad de trabajos experimentales apoyan la visión dinámica y maleable de esta estructura para recuperarse parcialmente tras el traumatismo. A pesar de que la mayoría de los pacientes sufren un daño irreparable tras la lesión medular, algunos muestran cierta recuperación espontánea durante la fase subaguda. Los procesos subyacentes que contribuyen a esta mejora de función han sido el objetivo de varios estudios básicos y clínicos, aunque la complejidad de la medición de estos mecanismo junto con la gran variabilidad de los factores físicos asociados a la lesión medular, dificultan su investigación. Ha sido propuesto, por ejemplo, cómo los mecanismos de adaptación de la médula pueden diferir en función de la velocidad con que se haya producido el daño. De esta forma, aquellos pacientes cuya etiología ha sido un suceso progresivo, como en el caso de enfermedades degenerativas o de compresión por tumores o hernias, presentan mayor grado de adaptación y recuperación ante la desconexión gradual de los centros superiores. Sin embargo, aquellos pacientes cuya lesión ha sido debida a un traumatismo repentino presentan una menor capacidad de adaptación ante la pérdida fortuita de la función.

Hoy en día, uno de los aspectos clave en la neurorrehabilitación de la lesión medular es el papel que desempeña el GCP (generador central de patrones)* ya que (con un programa de rehabilitación adecuado), gran parte de los pacientes con lesión medular incompleta pueden recuperar parcialmente la capacidad de caminar. En animales de experimentación, el estudio de Barriére et al. ha identificado una reorganización del GCP tras la lesión medular parcial. En este experimento se realizó una hemisección (nivel T10-T11) a un gato y se le entrenó la marcha en un tapiz rodante hasta que se recuperó la función motriz. Posteriormente se realizó en el mismo animal una sección completa (nivel T13-L1) y se comprobó como el gato recuperó la locomoción de miembros posteriores a las 24horas de la lesión, cuando el período para llegar a una actividad motriz similar en animales sin lesión previa fue de 2-3semanas. La readquisición temprana de la locomoción sugiere la acitvación de mecanismos neuroplásticos tras la lesión parcial de la médula, que incrementan la actividad del GCP durante el período poslesional. Otros estudios han afirmado que la neuroplasticidad responsable de las redes medulares es adaptativa y aprendida, lo que sigue otorgando un importante papel al proceso rehabilitador, hasta tal punto que estos circuitos llegan a degradarse con el tiempo si no son activados de forma precoz, aunque la actividad del GCP se ha registrado hasta 11 años después de una lesión completa.

Tras la pérdida total o parcial del control supraespinal después de la lesión medular, la actividad del GCP se sensibiliza a la retroalimentación aferente, de esta forma, la información sensorial adquiere un papel fundamental durante el período de neurrehabilitación. En animales de experimentación con una desaferenciación cutánea de los miembros posteriores, se ha mostrado cómo arrastraban las extremidades por el tapiz rodante tras una sección medular completa a nivel T13, debido a la pérdida de la información táctil, mientras que en gatos no desaferenciados la locomoción se recuperaba después de 20 días de evolución. De esta forma, se destaca la importancia de la retroalimentación que ofrecen los receptores cutáneos durante la marcha y su capacidad para promover el proceso de rehabilitación. Otro importante hallazgo en esta línea es la capacidad de recuperación funcional tras una desaferenciación parcial; por el contrario, una desaferenciación realizad de forma completa no produciría ningún tipo de mejoría. Esto indica la necesidad de una mínima entrada de información sensitiva para promover mecanismos de plasticidad adaptativa en el SNC. La información sensorial tiene además una función crucial en la estructuración y la adaptación del paso a lo largo del ciclo de la marcha, llegando a regular la amplitud y el patrón temporal de la activación muscular.

 

Nota: uno de los aspectos fundamentales que evidenció la alta capacidad plástica de la médula espinal fue su actividad intrínseca para producir movimientos automáticos. La posibilidad de generar actividad muscular tanto en mamíferos como en seres humanos en ausencia de control supraespinal motor, apoya el concepto de un sistema autónomo denominado generado central de patrones (CGP).

 

Este texto es un extracto del  libro Neurorrehabilitación. Métodos específicos de valoración y tratamiento. capítulo 9. NEUROPLASTICIDAD