Aprendizaje motor durante la realización de una tarea motora medido con resonancia magnética: una revisión sistemática / Motor learning while performing a motor task measured by magnetic resonance imaging: a systematic review

Introducción: Distintas variables, como la repetición y la carga cognitiva, pueden explicar las diferencias neurofisiológicas que se observan en el aprendizaje motor entre una tarea u otra. Este aprendizaje se puede medir con resonancia magnética funcional. Objetivo: El objetivo de esta revisión sistemática fue documentar el aprendizaje motor mediante resonancia magnética funcional durante la realización de distintas tareas motoras simples o complejas en sujetos sanos. Material y métodos. La búsqueda de artículos se realizó en las bases de datos MEDLINE, PEDro, CINHAL y EBSCO en mayo de 2020. Para realizar la revisión sistemática se siguieron los criterios PRISMA. Resultados: Se seleccionaron nueve estudios para realizar su análisis cualitativo. La calidad de los estudios osciló entre los 5 y los 7 puntos según la escala PEDro. El análisis cualitativo muestra evidencia fuerte de que tras la repetición de una tarea motora se genera un proceso de aprendizaje motor. Existe evidencia fuerte y moderada de que la observación de acciones y la restricción del sueño intervienen en el aprendizaje motor. Los resultados acerca del entrenamiento de discriminación sensorial fueron controvertidos. Conclusiones: Los resultados muestran con una calidad de la evidencia fuerte que la repetición de una tarea motora está relacionada con el proceso de aprendizaje, lo que parece guardar relación con un engrosamiento de la corteza motora tras la intervención medido con resonancia magnética funcional. Estos resultados no son concluyentes, debido a los factores limitantes de esta revisión sistemática.(AU)

Introduction: Different variables, such as repetition and cognitive load, may explain the neurophysiological differences observed from one task to another in motor learning. This learning can be measured with functional magnetic resonance imaging. Aim: The aim of this systematic review was to document motor learning by functional magnetic resonance imaging during the performance of different simple or complex motor tasks in healthy subjects. Material and methods: The search for articles was carried out in the MEDLINE, PEDro, CINHAL and EBSCO databases in May 2020. The systematic review followed the PRISMA criteria. Results: Nine studies were selected for a qualitative analysis. The quality of the studies ranged from 5 to 7 points on the PEDro scale. The qualitative analysis shows strong evidence that after repeating a motor task a motor learning process is generated. There is both strong and moderate evidence to show that action observation and sleep restriction are involved in motor learning. The results on sensory discrimination training were controversial. Conclusions: The results show, with high quality evidence, that repetition of a motor task is associated with the learning process, which seems to be related to a thickening of the motor cortex after the intervention measured with functional magnetic resonance imaging. These results are not conclusive, owing to the limiting factors of this systematic review.(AU)

¿Desempeña un papel decisivo la excitabilidad corticoespinal ipsilateral en el efecto cruzado provocado por el entrenamiento de fuerza unilateral? Una revisión sistemática / Does ipsilateral corticospinal excitability play a decisive role in the cross-education effect caused by unilateral resistance training? A systematic review

Introducción: El entrenamiento de fuerza unilateral ha demostrado provocar aumentos de fuerza tanto en la extremidad entrenada como en la no entrenada. Una de las teorías actuales más aceptadas defiende que el origen de dicho aumento de rendimiento se encuentra en adaptaciones en el sistema nervioso, concretamente en la corteza motora primaria, siendo los aumentos en la excitabilidad corticoespinal (EC) medida con estimulación magnética transcraneal una de las principales adaptaciones observadas tras periodos crónicos de entrenamiento. Por ello, el principal objetivo es hacer un análisis de la literatura actual para determinar el grado de adaptación que se da en la EC y su posible relación funcional con el aumento de fuerza de la extremidad no entrenada.DesarrolloSe llevó a cabo una búsqueda sistemática en la literatura existente entre enero de 1970 hasta diciembre de 2016 en las bases de datos online Medline (vía PubMed), Ovid, Web of Science y Science Direct con la siguiente estrategia de búsqueda: (Transcranial magnetic stimulation OR excitability) Y (strength training OR resistance training or force) Y (cross transfer OR contralateral limb OR cross education). Finalmente se incluyeron un total de 10 artículos.ConclusionesExiste cierta inconsistencia en los resultados referentes al aumento de la EC. Aunque no se puede descartar que dicha inconsistencia se deba a aspectos metodológicos, los resultados parecen indicar que el aumento de fuerza y el incremento en la EC podrían no estar funcionalmente relacionados. (AU)

Introduction: Unilateral resistance training has been shown to improve muscle strength in both the trained and the untrained limb. One of the most widely accepted theories is that this improved performance is due to nervous system adaptations, specifically in the primary motor cortex. According to this hypothesis, increased corticospinal excitability (CSE), measured with transcranial magnetic stimulation, is one of the main adaptations observed following prolonged periods of training. The principal aim of this review is to determine the degree of adaptation of CSE and its possible functional association with increased strength in the untrained limb.DevelopmentWe performed a systematic literature review of studies published between January 1970 and December 2016, extracted from Medline (via PubMed), Ovid, Web of Science, and Science Direct online databases. The search terms were as follows: (transcranial magnetic stimulation OR excitability) AND (strength training OR resistance training OR force) AND (cross transfer OR contralateral limb OR cross education). A total of 10 articles were found.ConclusionResults regarding increased CSE were inconsistent. Although the possibility that the methodology had a role in this inconsistency cannot be ruled out, the results appear to suggest that there may not be a functional association between increases in muscle strength and in CSE. (AU)

Espinogénesis en motoneuronas de la médula espinal tras la lesión farmacológica de la corteza motora de ratas / Spinogenesis in spinal cord motor neurons following pharmacological lesions to the rat motor cortex

INTRODUCCIÓN: Diversas enfermedades neuropatologías asociadas a la degeneración del tracto corticoespinal muestran deterioro de las funciones motoras. Tales alteraciones neurológicas se asocian a diversos fenómenos plásticos subsecuentes, a nivel tanto presináptico como postsináptico. Sin embargo, no existe evidencia que indique la existencia de modificaciones en la transmisión de información del tracto corticoespinal a las motoneuronas espinales. MÉTODOS: Se indujo una lesión por vía estereotáxica en la corteza motora primaria de ratas hembra adultas con ácido kaínico y, 15 días después, se evaluó el desempeño motor mediante la escala BBB y en un dispositivo Rota-Rod. Paralelamente, se cuantificó la densidad numérica y proporcional de las espinas delgadas, en hongo y gordas, en motoneuronas de un segmento torácico-lumbar de la médula espinal. Así mismo, se registró la expresión de las proteínas espinofilina, sinaptofisina β III-tubulina. RESULTADOS: La lesión farmacológica provocó un desempeño motor deficiente. Así mismo, tanto la densidad de espinas como la proporción de espinas delgadas y gordas fue mayor, al igual que la expresión de las 3 proteínas estudiadas. CONCLUSIÓN: La aparición de los síntomas clínicos de daño neurológico provocado por la degeneración walleriana del tracto corticoespinal se acompaña de respuestas plásticas espontáneas de tipo compensador, a nivel sináptico. Lo anterior indica que durante la rehabilitación temprana de este tipo de pacientes, la plasticidad espontánea constituye un factor que se debe considerar para el diseño de estrategias de intervención más eficientes

INTRODUCTION: Motor function is impaired in multiple neurological diseases associated with corticospinal tract degeneration. Motor impairment has been linked to plastic changes at both the presynaptic and postsynaptic levels. However, there is no evidence of changes in information transmission from the cortex to spinal motor neurons. METHODS: We used kainic acid to induce stereotactic lesions to the primary motor cortex of female adult rats. Fifteen days later, we evaluated motor function with the BBB scale and the rotarod and determined the density of thin, stubby, and mushroom spines of motor neurons from a thoracolumbar segment of the spinal cord. Spinophilin, synaptophysin, and β III-tubulin expression was also measured. RESULTS: Pharmacological lesions resulted in poor motor performance. Spine density and the proportion of thin and stubby spines were greater. We also observed increased expression of the 3 proteins analysed. CONCLUSION: The clinical symptoms of neurological damage secondary to Wallerian degeneration of the corticospinal tract are associated with spontaneous, compensatory plastic changes at the synaptic level. Based on these findings, spontaneous plasticity is a factor to consider when designing more efficient strategies in the early phase of rehabilitation

Alteraciones en la corteza motora primaria en la enfermedad de Alzheimer: estudio en el modelo 3xTg-AD / Primary motor cortex alterations in Alzheimer disease: A study in the 3xTg-AD model

Introducción: En el cerebro del humano y en el de modelos animales, la enfermedad de Alzheimer (EA) se caracteriza por la acumulación del péptido β-amiloide (βA), de la proteína tau hiperfosforilada, degeneración neuronal y gliosis astrocítica que son prominentes en regiones cerebrales vulnerables (hipocampo y corteza). Estas alteraciones se relacionan con el deterioro cognitivo (pérdida de la memoria) y no cognitivo en la función motora. El objetivo de este trabajo fue identificar en el modelo (3xTg-AD) los cambios celulares (neuronas y astroglía) y la agregación de βA y tau hiperfosforilada en la corteza motora primaria (M1) en una etapa intermedia de la EA y su relación con el desempeño motor. Métodos: Se utilizaron hembras 3xTg-AD de 11 meses de edad, comparadas con no transgénicas (No-Tg) de la misma edad. En ambos grupos, se evaluaron el desempeño motor (campo abierto) y el daño celular con marcadores específicos: BAM10 (agregados βA extracelulares), tau 499 (hiperfosforilada), GFAP (astrocitos) y Klüver-Barrera (neuronas) en la M1. Resultados: Las hembras 3xTg-AD en etapa intermedia de la patología mostraron alteraciones motoras y celulares asociadas al depósito de βA y tau hiperfosforilada en la M1. Conclusiones: Desde etapas tempranas de la EA se observan signos y síntomas de deterioro funcional. Sin embargo, en este estudio reportamos que en la etapa intermedia de la patología se encuentran establecidas las características de daño en la M1 asociadas al desempeño motor. Eventos que se relacionan con el avance de las características clínicas de la patología

Introduction: In humans and animal models, Alzheimer disease (AD) is characterised by accumulation of amyloid-β peptide (Aβ) and hyperphosphorylated tau protein, neuronal degeneration, and astrocytic gliosis, especially in vulnerable brain regions (hippocampus and cortex). These alterations are associated with cognitive impairment (loss of memory) and non-cognitive impairment (motor impairment). The purpose of this study was to identify cell changes (neurons and glial cells) and aggregation of Aβ and hyperphosphorylated tau protein in the primary motor cortex (M1) in 3xTg-AD mouse models at an intermediate stage of AD. Methods: We used female 3xTg-AD mice aged 11 months and compared them to non-transgenic mice of the same age. In both groups, we assessed motor performance (open field test) and neuronal damage in M1 using specific markers: BAM10 (extracellular Aβ aggregates), tau 499 (hyperphosphorylated tau protein), GFAP (astrocytes), and Klüver-Barrera staining (neurons). Results: Female 3xTg-AD mice in intermediate stages of the disease displayed motor and cellular alterations associated with Aβ and hyperphosphorylated tau protein deposition in M1. Conclusions: Patients with AD display signs and symptoms of functional impairment from early stages. According to our results, M1 cell damage in intermediate-stage AD affects motor function, which is linked to progression of the disease

Bases neurales de la toma de decisiones / Neural substrates of decision-making

Introducción: La toma de decisiones (TD) puede definirse como la selección de una alternativa dentro de un rango de opciones existentes, considerando los posibles resultados de las selecciones realizadas y sus consecuencias en el comportamiento presente y futuro. Tradicionalmente, se ha afirmado que desde el punto de vista anatómico la base neural fundamental de este proceso lo constituye la corteza prefrontal (CPF); sin embargo, nuevos estudios validan la hipótesis de la existencia una compleja red neural que incluyen estructuras tanto corticales como subcorticales. Objetivo: La presente revisión tiene como objetivo resumir la evidencia sobre las bases anatómicas relacionadas con el proceso de toma de decisiones tomando en consideración la información disponible hasta la actualidad, que valida la existencia de una compleja red neural que sirve de soporte a este complejo proceso neuropsicológico. Desarrollo: La evidencia contemporánea indica que dentro de las bases neurales de la TD se encuentran regiones de la CPF como la corteza orbitofrontal, dorsolateral y el giro cingulado anterior. Además, el proceso es asistido por regiones subcorticales, como la amígdala, el hipocampo y el cerebelo. Conclusiones: Los resultados hasta el momento demuestran la importancia de las estructuras corticales y subcorticales en la toma de decisiones. Las bases neurales de la TD consisten en una compleja red neural con conexiones cortico-corticales y cortico-subcorticales, que incluyen tanto las subdivisiones de la CPF como las estructuras límbicas y el cerebelo

Introduction: Decision-making is the process of selecting a course of action from among 2 or more alternatives by considering the potential outcomes of selecting each option and estimating its consequences in the short, medium and long term. The prefrontal cortex (PFC) has traditionally been considered the key neural structure in decision-making process. However, new studies support the hypothesis that describes a complex neural network including both cortical and subcortical structures. Objective: The aim of this review is to summarise evidence on the anatomical structures underlying the decision-making process, considering new findings that support the existence of a complex neural network that gives rise to this complex neuropsychological process. Development: Current evidence shows that the cortical structures involved in decision-making include the orbitofrontal cortex (OFC), anterior cingulate cortex (ACC), and dorsolateral prefrontal cortex (DLPFC). This process is assisted by subcortical structures including the amygdala, thalamus, and cerebellum. Conclusions: Findings to date show that both cortical and subcortical brain regions contribute to the decision-making process. The neural basis of decision-making is a complex neural network of cortico-cortical and cortico-subcortical connections which includes subareas of the PFC, limbic structures, and the cerebellum

Bases neurales de las decisiones perceptivas: papel de la corteza premotora ventral / Neural correlates of perceptual decisions: the role of the ventral premotor cortex

A pesar de que inicialmente se consideró la corteza premotora como el sustrato de funciones puramente motoras, pronto se vio que está implicada en procesos cognitivos de alto nivel. El uso combinado de tareas conductuales y registros electrofi siológicos ha permitido importantes avances en la comprensión y descripción funcional de esta área. El patrón de conexiones de la corteza premotora ventral la sitúa en una posición privilegiada para participar en las decisiones perceptivas, en las que la información sensorial se combina con las expectativas y el conocimiento previo para alcanzar la elección conductual. Los correlatos neuronales del proceso de decisión se han descrito en varias áreas corticales de los primates. En este trabajo describimos resultados experimentales que demuestran que las diferentes etapas de las decisiones perceptivas se codifi can en la tasa de descarga de las neuronas de la corteza premotora ventral. Esto sugiere que esta área está implicada en el uso de información sensorial, almacenada en la memoria de trabajo o recuperada de la memoria a largo plazo, para alcanzar una decisión. Además, una vez que los sujetos han comunicado la elección, las neuronas codifi can toda la información necesaria para evaluar el resultado del proceso de decisión, lo que sugiere que la corteza premotora ventral podría participar en la modifi cación del comportamiento futuro como resultado de dicha evaluación (AU)

Although the premotor cortex was initially viewed as the substrate of pure motor functions, it was soon realized that this cortical region is also involved in higher order cognitive processes. By using behavioral tasks together with electrophysiological recordings it has been possible to advance in our understanding on the functional role of this area. Given its pattern of connections, the premotor ventral cortex is well suited to participate in perceptual decisions, in which sensory information is combined with knowledge on previous outcomes and expectancies to reach a behavioral choice. The neuronal correlates of the decision process have been described in several cortical areas of primates. In this work we describe our experimental results showing that diff erent stages or elements of perceptual decisions are encoded in the fi ring rate of premotor ventral cortex neurons. This provides compelling evidence suggesting that this area is involved in the use of sensory evidence -maintained in working memory or retrieved from long-term memory- to reach a decision. Furthermore, after the behavioral response the same neurons convey all the information needed to evaluate the outcome of the choice. This suggests that the premotor ventral cortex could participate in shaping future behavior as a result of this evaluation (AU)

El trasplante de astrocitos encapsulados mejoran el déficit motor en la habilidad manual producido por la lesión de la corteza frontal en ratas adultas / Transplant of encapsulated astrocyte ameliorate lesion-induced motor deficits in adults rats with frontal cortex injury

Objetivo: Investigar la capacidad de trasplantes de astrocitos encapsulados en esferas de alginato de recuperar el déficit en la habilidad manual producida por la lesión de la corteza frontal, en ratas adultas. Material y metodología: Se utilizaron ratas Wistar, y se emplearon pruebas conductuales, cultivos celulares, técnica de encapsulación de células y trasplantes. Los animales se condicionaron en un test de habilidad motora fina y se determinó su mano preferente. Se lesionó la corteza frontal contralateral a la mano preferente y se evaluó la efectividad de la lesión mediante el test de conducta. En un grupo de animales lesionados se trasplantó astrocitos encapsulados en esferas de alginato en la cavidad producida por la lesión; en un segundo grupo, se trasplantó tejido cortical fetal; y en un tercer grupo, se implantó esferas de alginato sin células. Resultados: A los tres meses post-trasplante, tanto los animales con trasplantes de astrocitos encapsulados como con trasplantes de tejido cortical mejoraron el déficit motor inducido por la lesión. Los animales con trasplantes de esferas de alginato vacías no experimentaron mejoría. Conclusión: Los trasplantes de astrocitos encapsulados mejoran, a largo plazo, el deficit motor. El alginato indujo efectos secundarios en el huésped (AU)

Objetive: To investigate whether transplants of encapsulated astrocytes in alginate spheres were able to recover the deficit in motor skills produced by frontal cortex lesion, in adult rats. Material and method: Male Wistar rats were used. Behavioral test, tissue culture, astrocyte transplants and immunocytochemical and histological techniques were applied. Animals were conditioned in a paw reaching for food task and the preferred paw determine. Lesion was produced in the frontal cortex contralateral to the preferred paw and the effectiveness of the lesion tested. In one group of lesion animals, encapsulated astrocytes in alginate spheres were implanted in the lesion cavity; in a second group, fetal cortical tissue was used as donor material; while in a third group empty alginate spheres were implanted. Results: Three months after grafting, the rats with encapsulated astrocyte or with fetal cortical tissue transplants ameliorated the lesion-induced motor deficit.The rats with implant of empty alginate spheres showed no improvement. Conclusion: Transplants of encapsulated astrocytes in alginate spheres induce a long- term improvement of motor lesion deficits. The alginate induced long-term side effects on the host (AU)

Identificación intraoperatoria del área motora suplementaria en cirugía neurooncológica / Intraoperative identification of the supplementary

Objetivos. El objetivo principal del estudio es conseguirla identificación intraoperatoria de la función delárea motora suplementaria (AMS) implicada en tareasmotoras complejas. El objetivo secundario es valorar elpronóstico funcional tras la preservación quirúrgica deeste área.Método. Se han seleccionado 15 pacientes con tumorescerebrales localizados en área premotora. Todoslos pacientes fueron intervenidos despiertos. El córtexmotor primario fue identificado mediante estimulacióncerebral directa. Para identificar el AMS, el pacienterealizó una tarea motora de oposición de dedos conla mano contralateral a la lesión que se bloqueabamediante la estimulación eléctrica del córtex cerebralpremotor.Resultados. El AMS pudo ser identificada en todoslos pacientes mediante este método.La resección fue macroscópicamente completa en 13pacientes (86.6%) y subtotal en 2 (13.3%). La funciónencontrada en el AMS se ha podido preservar en 14pacientes (93,3%) (..) (AU)

Objectives. The main objective of the present workwas to identify, by means of intraoperative electricalstimulation, the supplementary motor area (SMA)region which is implicated in complex motor function.The functional prognostic relevance of the surgical preservationof this area was also analyzed.Method. Fifteen patients with tumors infiltrating thepremotor cortex were selected. All patients were operatedunder awake conditions. Primary motor cortexwas identified with intraoperative electrical stimulation(IES). To identify the SMA, patients were askedto do a finger opposition motor task with their handcontralateral to the lesion, that was blocked by electricallystimulating the premotor cerebral cortex.Results. SMA was identified in all patients with (..) (AU)

Estimulación cerebral en el tratamiento del dolor neuropático / Intracraneal neuroestimulation in the treatment of the neuropatic pain

El dolor neuropático es aquel que tiene su origen en una lesión neurologica que afecta al sistema somato-sensorial. La estimulación cerebral para el tratamiento del dolor crónico puede realizarse en la corteza motora, los núcleos sensitivos del tálamo o la sustancia gris periaqueductal y paraventricular y la elección del centro dependerá sobre todo del tipo de dolor a tratar. La estimulación del cortex motor y la cerebral profunda han demostrado ser técnicas efectivas para el tratamiento tanto del dolor nociceptivo como del dolor neuropático. En la estimulación cortical se bloquean las proyecciones de la misma sobre los núcleos talámicos, modulando la transmision del dolor. En la estimulación directa del núcleo ventral posterior, se actúa directamente sobre el circuíto del dolor. Presentamos dos casos de pacientes afectadas de dolor neuropático tratadas, una con estimulación del cortex motor y la otra con estimulacón del nucleo ventrocaudal del tálamo (AU)

Intracranial neuroestimulation for pain relief is most frequently delivered by stimulating the motor cortex, the sensory thalamus, or the periaqueductal and paraventricular gray matter. The stimulation of these sites through motor cortex stimulation and deep brain stimulation has proven effective for treating the neuropathic and nociceptive pain. The motor cortex has extensive projections to some thalamic nuclei; indeed, converging evidence has suggested that modulation of motor cortex is critically involved with the pathophysiology of chronic pain. Deep brain stimulation of ventrocaudalis nucleous of the thalamus contralateral to the side of the most severe pain results in a blockade on the pain transmission. We present two patients with neurophatic pain treated one with motor cortex stimulation and the other with deep brain stimulation (AU)

Tratamiento de los tumores cerebrales intrínsecos de áreas motoras elocuentes. Resultados de un protocolo basado en la navegación, tractografía y monitorizaciónneurofisiológica de estructuras corticales y subcorticales / Treatment of intrinsic brain tumors located in motor eloquent areas. results of a protocol based in navegation, tractography and neurophysiological monitoring of cortical and subcortical structures

Objetivos. El papel actual del tratamiento microquirúrgicode los tumores cerebrales intrínsecos se basaen alcanzar la máxima resección volumétrica del tumorminimizando la morbilidad postoperatoria. El propósitodel trabajo es estudiar los beneficios de un protocolodiseñado para tratar tumores localizados en áreaselocuentes motoras, en el que se incluye la navegación yla estimulación de tractos motores subcorticales.Material y métodos. Se han incluido 17 pacientescon tumores corticales y subcorticales de área motoratratados quirúrgicamente. Para la planificación preoperatoriase fusionaron en el sistema de navegaciónestudios anatómicos, de resonancia funcional motora(RNM-f) y los tractos subcorticales generados porestudios de tensor de difusión (DTI). La monitorizaciónintraoperatoria incluía el mapeo motor por estimulacióncortical y subcortical directa (ECD y EsCD) e identificacióndel surco central por inversión de la onda N20con electrodos corticales multipolares. La localizaciónde los puntos con respuesta positiva a la ECD o EsCD secorrelacionaba con las áreas corticales o tractos funcionalesmotores definidos en los estudios preoperatoriosgracias al navegador.Resultados. La resección volumétrica tumoral mediafue del 89.1±14.2% del volumen tumoral calculado enlos estudios preoperatorios, con resección total (≥100%)en doce pacientes. En el preoperatorio había focalidadneurológica deficitaria motora en el 58.8% de lospacientes, que aumentó al 76.5% a las 24 horas de lacirugía y se redujo a los 30 días al 41.1%. Hubo una (..) (AU)

Objectives. The role of the microsurgical managementof intrinsic brain tumors is to maximize the volumetricresection of the tumoral tissue minimizing thepostoperative morbidity. The purpose of our paper hasbeen to study the benefits of an original protocol developedfor the microsurgical treatment of tumors locatedin eloquent motor areas where the navigation and electricalstimulation of motor subcortical pathways havebeen implemented.Materials and methods. A total of 17 patients operatedon for resection of cortical or subcortical tumors inmotor areas were included in the series. Preoperativeplanning for multimodal navigation was done integratinganatomic studies, motor functional MRI (f-MRI)and subcortical pathways volumes generated by diffusiontensor imaging (DTI). Intraoperative neuromonitorizationincluded motor mapping by direct corticaland subcortical electrical stimulation (CS and sCS) andlocalization of the central sulcus using cortical multipolarelectrodes and the N20 wave inversion technique.The location of all cortical and subcortical stimulatedpoints with positive motor response was stored in thenavigator and correlated with the cortical or subcorticalmotor functional structures defined preoperatively.Results. The mean tumoral volumetric resection (..) (AU)

Música y cerebro: fundamentos neurocientíficos y trastornos musicales / Music and brain: neuroscientific foundations and musical disorders

Resumen. La música está presente en todas las culturas y, desde edades tempranas, todas las personas tenemos las capacidades básicas para su procesamiento, el cual está organizado en módulos diferenciados que implican distintas regiones cerebrales. ¿Forman estas regiones rutas específicas del procesamiento musical? Como veremos, la producción y percepción musical implican gran parte de nuestras capacidades cognitivas, involucrando áreas del córtex auditivo y del córtex motor. Por otro lado, la música produce en nosotros respuestas emocionales que involucran distintas áreas corticales y subcorticales. ¿Se trata de las mismas rutas implicadas en el procesamiento de las emociones en general? Revisamos la bibliografía existente sobre estas cuestiones, así como las diferentes alteraciones neurológicas musicales que existen, desde la epilepsia musicogénica hasta la amusia, así como las diferentes posibilidades de tratamiento (AU)

Summary. Music is present in every culture and, from the earliest ages, we all have the basic capacities needed to process it, although this processing takes place in different modules that involve different regions of the brain. Do these regions form paths that are specific to musical processing? As we shall see, the production and perception of music engage a large part of our cognitive capabilities, involving areas of the auditory cortex and the motor cortex. On the other hand, music produces emotional responses within us that involve other cortical and subcortical areas. Are they the same paths as the ones engaged in the processing of emotions in general? We review the existing literature on these questions, as well as the different musical neurological disorders that exist, which range from musicogenic epilepsy to amusia, together with the different possible means of treatment (AU)

Integración sensitivomotora: conceptos básicos, anomalías relacionadas con trastornos del movimiento y reorganización cortical inducida por el entrenamiento sensitivomotor / Sensorimotor integration: basic concepts, abnormalities related to movement disorders and sensorimotor training-induced cortical reorganization

Introducción. La integración sensitivomotora se define como la capacidad del sistema nervioso central para integrar diferentes fuentes de estímulos y, paralelamente, transformar dichas entradas en acciones motoras. Objetivos. Revisar los principios básicos de la integración sensitivomotora, como sus bases neuronales y sus mecanismos elementales implicados en tareas orientadas hacia la consecución de objetivos específicos realizadas por sujetos sanos, y las anomalías descritas en los trastornos del movimiento más frecuentes, como la enfermedad de Parkinson, la distonía y el accidente cerebrovascular, además de los mecanismos relacionados con la reorganización cortical. Desarrollo y conclusiones. Todavía no está claro si estos trastornos se asocian a una entrada sensitiva periférica anormal o a un procesamiento central defectuoso, pero la mayoría de datos respaldan un mecanismo central. Nuestros resultados muestran que el proceso de integración sensitivomotora desempeña un posible papel en los mecanismos elementales implicados en tareas orientadas hacia la consecución de objetivos específicos realizadas por sujetos sanos y en la aparición de anomalías en la mayoría de trastornos del movimiento más frecuentes; asimismo, desempeña un posible papel en la adquisición de habilidades que tienen como factor crítico el acoplamiento de diferentes datos sensitivos que constituirán la base de elaboración de entradas motoras orientadas conscientemente hacia la consecución de objetivos (AU)

Introduction. Sensorimotor integration is defined as the capability of the central nervous system to integrate different sources of stimuli, and parallelly, to transform such inputs in motor actions. Aim. To review the basic principles of sensorimotor integration, such as, its neural bases and its elementary mechanisms involved in specific goal-directed tasks performed by healthy subjects, and the abnormalities reported in the most common movement disorders, such as, Parkinson’ disease, dystonia and stroke, like the cortical reorganization-related mechanisms. Development and conclusions. Whether these disorders are associated with an abnormal peripheral sensory input or defective central processing is still unclear, but most of the data support a central mechanism. We found that the sensorimotor integration process plays a potential role in elementary mechanisms involved in specific goal-directed tasks performed by healthy subjects and in occurrence of abnormalities in most common movement disorders and, moreover, play a potential role on the acquisition of abilities that have as critical factor the coupling of different sensory data which will constitute the basis of elaboration of motor outputs consciously goal-directed (AU)

Recuperación de la habilidad motora mediante trasplantes neurales en ratas adultas con lesión de la corteza frontal / Motor skill recovery through neural transplants in adult rats with frontal cortex damage

Objetivo: Investigar los mecanismos involucrados en la recuperación funcional de alteraciones motoras producidas por la lesión de la corteza frontal mediante trasplantes neurales embrionarios, en ratas adultas. Material y metodología: Utilizamos ratas machos, de raza Wistar, empleando pruebas conductuales, métodos electrofisiológicos y técnicas inmunohistoquímicas e histológicas. Los animales se condicionaron en un test motor específico de habilidad motora fina y se determinó su mano preferente. Se realizó una lesión en la corteza frontal contralateral a la mano preferente y se evaluó la efectividad de la lesión mediante el test de conducta. En un grupo de animales lesionados se trasplantó tejido cortical embrionario en la cavidad producida por la lesión; en un segundo grupo, se utilizó tejido fetal amigdalino como tejido donante; y en un tercer grupo, se trasplantó nervio ciático de rata adulta. Los tres grupos se compararon con un grupo de animales control. Resultados: A los tres meses post-trasplante, los animales con trasplantes de tejido fetal amigdalino y con trasplantes de tejido cortical mejoraron el déficit motor producido por la lesión. Los animales con trasplantes de nervio ciático no presentaron ninguna mejoría. Conclusión: Los trasplantes de tejido amigdalino inducen una mejoría similar a la obtenida con los trasplantes de tejido cortical. El origen ontogenético, en parte común, del tejido amigdalino y el tejido cortical podría estar implicado en los mecanismos subyacentes a la recuperación funcional (AU)

Objetive: To investigate the mechanisms by which neural transplants contribute to functional recovery of the motor disorders produced by frontal cortex damage in adult rats. Material and methods: Male Wistar rats were used, with the application of behavioral tests, electrophysiological methods and immunohistochemical and histological techniques. The animals were conditioned using a specific fine motor skill test, with determination of the dominant paw. Damage was produced in the frontal cortex contralateral to the dominant paw, with evaluation of the effectiveness of the lesion based on the behavioral test. In one group of damaged animals embryonic cortical tissue was implanted in the cavity left by the lesion. In a second group fetal amygdaline tissue was used as donor material, while in a third group adult rat sciatic nerve was implanted. The three groups were compared with a control group. Results: Three months after grafting, the rats with fetal amygdaline tissue and with transplanted cortical material improved of the motor defect induced by the lesion. The rats with grafted sciatic nerve showed no improvement. Conclusion: Amygdaline tissue grafts induce improvement similar to that recorded with cortical tissue transplants. The partially shared ontogenetic origin of amygdaline and cortical tissue could be implicated in the functional recovery mechanisms (AU)

La estimulación eléctrica de la corteza motora para el tratamiento del dolor central y dolor periférico por desaferentización / Electrical stimulation of the motor cortex for the management of central pain and peripheral pain caused by desafferentiation

El dolor central y el dolor periférico por desaferentización son de difícil tratamiento incluso con fármacos de última generación. La estimulación eléctrica sobre diversas estructuras ha demostrado en general ser poco efectiva. La estimulación sobre la corteza motora es una técnica relativamente nueva que parece ofrecer resultados prometedores en estos cuadros. Aunque desde el punto de vista quirúrgico es una técnica sencilla, no lo es tanto la localización adecuada de la corteza motora, lo cual es una condición importante para su efectividad. En este trabajo ofrecemos una revisión bibliográfica sobre ella. Sus indicaciones fundamentales actualmente son el dolor central fundamentalmente talámico, y el dolor trigeminal por desaferentización. La respuesta a barbitúricos sin respuesta a opioides, la conservación relativa de las vías motoras y sensitivas, y la respuesta a la estimulación magnética transcraneal predicen un buen resultado. Diversos métodos son utilizados para determinar la zona a estimular: PESS, estimulación intraoperatoria, neuronavegación, RNM funcional. Los parámetros de estimulación recomendados varían de unos autores a otros. Su mecanismo de actuación no es en la actualidad bien conocido aunque las teorías más aceptadas son la activación de zonas que modulan el dolor y la inhibición de la transmisión de los estímulos nociceptivos a nivel medular (AU)

Estimulación cortical intraoperatoria en el tratamiento quirúrgico de los gliomas de bajo grado situados en áreas elocuentes / Intraoperative cortical mapping in the surgical resection of low-grade gliomas located in eloquent areas

Introducción. La selección de pacientes para cirugía en los gliomas de bajo grado, basada en criterios radiológicos, es, en ocasiones, insuficiente, dada la variabilidad individual en la localización de las áreas elocuentes y la preservación de función en el tejido cerebral infiltrado. Evaluamos la seguridad de la técnica de estimulación cortical intraoperatoria en un subgrupo de pacientes con tumores gliales de bajo grado, analizando en qué medida la aplicación de ésta modifica la posibilidad de resecciones completas y la aparición de déficits postquirúrgicos. Material y métodos. Veinticinco pacientes con gliomas de bajo grado (II/IV OMS) localizados en áreas cerebrales elocuentes fueron intervenidos para exéresis guiada con estimulación cortical intraoperatoria. La cirugía se efectuó bajo anestesia local y sedación o bajo anestesia general sin relajación muscular, en dependencia de la función a explorar. Todas las intervenciones se efectuaron desde una perspectiva oncológica, buscando la resección tumoral máxima, y deteniéndose al hallar tejido cerebral funcionante en la lesión o próximo a ella. Resultados. Se logró una exéresis completa o parcial máxima en 16 pacientes (64 por ciento); en cinco casos (20 por ciento) la resección fue parcial, y en el resto (16 por ciento), sólo pudo efectuarse biopsia. Los tumores de área motora suplementaria (AMS) y los de la región fronto-opercular, fueron los que con más frecuencia pudieron resecarse completamente. Trece pacientes (52 por ciento) presentaron un empeoramiento de su situación neurológica previa, pero en ocho de ellos se observó mejoría progresiva durante los días siguientes, con práctica resolución de la clínica a los 6 meses. Conclusiones. La estimulación cortical intraoperatoria permite optimizar el grado de resección minimizando las secuelas postoperatorias. La existencia de áreas funcionales y vías subcorticales en el seno de estos tumores es una realidad a tener en cuenta. La localización en región fronto-opercular izquierda y AMS permiten mayor grado de exéresis con menor morbilidad, mientras que las lesiones insulares continúan siendo un reto incluso con el apoyo de esta técnica (AU)

Heterogeneidad funcional del sistema piramidal: tractos corticobulbar y corticoespinal / Functional heterogeneity of the piramidal system: corticobulbar and corticospinal tracts

Introducción y objetivo. El sistema piramidal está formado por los axones corticales que alcanzan las pirámides bulbares cerca de la oliva inferior. Cerca del 75 por ciento de dichas fibras se decusan, de modo que terminan en el bulbo aproximadamente la mitad, mientras que la otra mitad forma el tracto corticoespinal cruzado. La mayoría de las fibras que no se decusan forman el tracto corticoespinal directo. En esta revisión se presentan evidencias que demuestran la heterogeneidad funcional del sistema piramidal. Desarrollo. Las fibras corticobulbares son más lentas y presentan un mayor grado de colateralización que las corticoespinales. La velocidad de conducción de estas últimas es tanto mayor cuanto más caudal es su lugar de terminación en la médula espinal. Así, las diferentes señales que modulan la actividad intersegmentaria alcanzan simultáneamente sus destinos. Las procedentes de la corteza somatosensitiva terminan en el asta dorsal y las de la corteza motora primaria lo hacen mayoritariamente sobre las interneuronas de las vías reflejas que controlan la musculatura distal de los miembros, aunque alrededor del 10 por ciento lo hace directamente sobre las motoneuronas en ratas, primates y humanos. Conclusiones. El componente corticobulbar del sistema piramidal selecciona las sinergias adecuadas para cada acto motriz y modula la actividad de otros sistemas descendentes para coordinar la actividad de la musculatura distal y los ajustes posturales asociados. El componente corticoespinal está relacionado con las actividades motrices que requieren precisión y con el reclutamiento de motoneuronas para ajustar la fuerza contráctil. Ambos subsistemas modulan el procesamiento y la integración de la información somatosensorial ascendente producida por el movimiento en curso (AU)

Introduction and objective. The pyramidal system is constituted by the cortical fibers reaching the bulbar pyramids at the level of the inferior Olive. Close to 75% of these fibers decussate terminating at bulbar level about half of them while the other half form the crossed corticospinal tract. The majority of the uncrossed fibers descend to the cord forming the direct corticospinal tract. This revision presents evidence demonstrating the functional heterogeneity of the pyramidal system. Development. The corticobulbar fibers are slower conducting and branch more than the corticospinal fibers. The conduction speed of the corticospinal fibers increases as they reach more caudal segments, thus assuring that the different signals modulating the inter-segmental activity reach their targets simultaneously. Those from the somatosensory cortex end in the dorsal horn while those from the primary motor cortex end primarily on interneurons of the reflex pathways to distal limb muscles although in rats, primates and humans about 10% of them terminate directly on motoneurons. Conclusions. The corticobulbar component of the pyramidal system selects the adequate motor synergies and modulates other descending systems to coordinate the activity of the distal musculature and the associated postural adjustments. The corticospinal component is functionally related to motor activities requiring accuracy, and to motoneuronal recruitment to adjust the contractile force. Both pyramidal subsystems modulate the processing and integration of the ascending somatosensory information generated by the movement itself (AU)

Asociación entre encefalopatía postanóxica y epilepsia del sobresalto / The association between post-anoxic encephalopathy and startle epilepsy

Introducción. El sobresalto es un reflejo fisiológico primitivo presente en animales evolucionados. Puede definirse como aquella brusca reacción defensiva desencadenada por un estímulo sensorial adecuado, auditivo como más eficaz, que se traduce clínicamente por la brusca y secuencial contracción de grupos musculares, con inicio en territorios faciales (orbicularis oculii bilateralmente), y posteriormente en el resto de los craneales, axiales y de extremidades, con predominio en regiones proximales y flexoras de miembros superiores. El sobresalto patológico es aquel sobresalto exagerado y precipitado por estímulos inadecuados (escaso umbral de intensidad o duración). Aparece por diversas causas y mecanismos, entre ellos una forma peculiar de epilepsia refleja, la epilepsia sobresalto. Esta forma de epilepsia, habitualmente presente en afectados por encefalopatías postanóxicas infantiles perinatales, comparte la expresión clínica con las otras causas de sobresalto patológico, pero presenta una semiología electroencefalográfica muy característica. Caso clínico. Presentamos el caso de un niño con una epilepsia sobresalto presentada clínicamente en forma de estado subintrante en el contexto de una encefalopatía postanóxica por ahogamiento. Con un adecuado tratamiento se consiguió eliminar la fenomenología epiléptica, además de mejorar notablemente su calidad de vida (vigilia y sueño). Conclusión. En el presente artículo revisamos las características y clasificaciones de una forma de epilepsia refleja, la epilepsia del sobresalto (AU)

Un caso de síndrome de Isaacs asociado a dextrocardia / A case of Isaacs´ syndrome associated with dextrocardia

Introducción. El síndrome de Isaacs es una enfermedad de etiología desconocida caracterizada por rigidez muscular, calambres y mioquimias. Fue descrita en 1961 por Isaacs, quien la denominó síndrome de actividad muscular continua. En Latinoamérica se han comunicado escasos casos. Caso clínico. Paciente de 31 años con contracción muscular sostenida en miembros inferiores y mioquimias generalizadas desde los 18 años. En los resultados del examen se encuentra dextrocardia. Conclusión. Comunicamos el caso de un paciente con síndrome de Isaacs asociado a dextrocardia (AU)

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Coma alfa: correlación clínica, electroencefalográfica y etiológica en la edad pediátrica / Alpha coma: clinical, electroencephalographic and aetiological correlation in childhood

Introducción. El coma alfa se define por la aparición en un paciente inconsciente de actividad electroencefalográfica en la banda de frecuencia alfa (8-13 Hz). Objetivo. Determinar en nuestro medio la incidencia, etiología, significado clínico y evolución de coma alfa en pacientes pediátricos con revisión de la literatura. Pacientes y métodos. Se realizó un estudio retrospectivo de aquellos pacientes ingresados en una unidad de cuidados intensivos pediátricos que habían presentado durante su estado de coma neurológico un trazado de actividad alfa. Resultados. Se recogieron sólo 2 pacientes de 5 y 12 años. Ambos eran portadores de una cardiopatía congénita compleja presentando en el primer y décimo día del postoperatorio una parada cardiorrespiratoria. Se practicaron varios EEG mientras persistió el coma y no se utilizó coma barbitúrico. Ambos presentaron un nivel mesencefálico de afectación clínica durante la duración del trazado alfa. Dicho patrón fue bilateral, arreactivo y precedido de un patrón theta, apareció al segundo día de la parada cardiorrespiratoria, se mantuvo durante 2 y 3 días en cada caso y se siguió de un patrón delta. El segundo caso presentó finalmente un trazado de burst-suppression. La TAC fue normal. Ambos pacientes fallecieron a los 4 y 11 días de la aparición del coma alfa. Conclusiones. El coma alfa es muy infrecuente en la infancia. Tanto su etiología como su mal pronóstico son similares a la edad adulta. El coma alfa es un patrón electroencefalográfico transitorio en la evolución del coma que pensamos sea debido a una probable afectación mesencefálica (AU)