Miembros fantasmas y cerebros recableados

Brazos, piernas, dedos de manos y pies fantasma: aparentemente el material de las películas de terror. Sin embargo, para casi el 70 por ciento de los 4 millones de amputados en los Estados Unidos, las sensaciones vívidas en las partes faltantes del cuerpo, como presión, hormigueo, calor, frío y dolor que pueden ser tanto constantes como insoportables, son demasiado reales.



Las extremidades fantasmas han desconcertado a los científicos durante años. Pero estudios recientes han arrojado luz sobre los posibles mecanismos subyacentes al fenómeno, incluida la evidencia de que las neuronas en el cerebro que reciben información de una extremidad pueden volver a cablearse para buscar información de otras fuentes después de la amputación de la extremidad. Estos hallazgos desafían la creencia de que el cerebro es inmutable más allá de cierta edad y están llevando a los investigadores a desarrollar nuevas terapias para las víctimas de dolor en el miembro fantasma y algunas lesiones de la médula espinal.

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Esta historia fue parte de nuestro número de enero de 1997





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Durante años, los psicólogos atribuyeron las sensaciones del miembro fantasma a la realización del deseo, una condición puramente psicológica. Luego, en 1984, un equipo dirigido por Michael Merzenich, un neurocientífico de la Universidad de California en San Francisco, realizó experimentos que comenzaron a explicar los miembros fantasmas como una verdadera respuesta fisiológica. Merzenich y sus colegas primero amputaron los dedos medios de un grupo de monos búho adultos y luego estimularon los dedos de la mano de cada mono que estaban adyacentes al muñón de amputación.

Al colocar microelectrodos, que detectan cambios electroquímicos en las neuronas que se activan activamente, en varias áreas del cerebro de los monos, Merzenich descubrió que la región de la corteza que originalmente se disparaba en respuesta a la estimulación del dedo amputado ahora se activaba cada vez que tocaba los dos dedos adyacentes. dedos. Las neuronas no habían respondido a la estimulación de estos dedos antes de la amputación.

En 1991, Timothy Pons, neurocientífico del Laboratorio de Neuropsicología del Instituto Nacional de Salud Mental, amplió los hallazgos de Merzenich. Trabajando con monos macacos adultos, Pons y sus colegas desaferentaron o cortaron los nervios que comunicaban información sensorial entre la corteza y el brazo, el antebrazo, la mano y la parte posterior de la cabeza. Luego, el equipo estimuló varias partes del cuerpo y descubrió que la parte de la corteza que anteriormente había respondido al brazo y la parte posterior de la cabeza ahora respondía a la estimulación de la cara. Como la hiedra que se extiende sobre el ladrillo desnudo, cree Pons, las neuronas circundantes invadieron el área cortical en barbecho correspondiente a las extremidades desaferentadas, lo que le permitió responder a la estimulación de otras partes del cuerpo.



Ensayos humanos

Al año siguiente, Vilayanur Ramachandran, neurocientífico de la Universidad de California en San Diego, realizó experimentos en personas a las que les habían amputado un brazo o un dedo. Vendo los ojos de sus pacientes, aplicó presión en diferentes partes de sus cuerpos. Corroborando los resultados de Pons, Ramachandran descubrió varios sujetos que informaron que la presión aplicada a la cara se sentía como si proviniera tanto de la cara como de la mano fantasma.

Ramachandran dice que este hallazgo tenía sentido porque el territorio cortical que una vez correspondía al brazo residía junto al correspondiente a la cara. Y así como las personas que se encuentran junto a los taburetes en un bar abarrotado tienen más probabilidades de obtener esos asientos cuando la gente se va, las neuronas cercanas a un área que ya no recibe información tienen la mejor oportunidad de entrar.

Ramachandran razonó que el dolor asociado con las extremidades fantasmas podría resultar cuando las neuronas se mueven a nuevas áreas pero hacen un trabajo defectuoso al volver a cablearse. Los errores en la reasignación cortical, dice, como el cableado cruzado del tacto y la entrada de dolor, podrían explicar el dolor en, por ejemplo, un brazo fantasma que se produce por un toque benigno en la cara.



Los estudios en humanos también mostraron que la reorganización cortical ocurrió más rápidamente de lo que se sospechaba anteriormente. Si bien Pons había estudiado primates que habían sido sordos durante 11 años, Ramachandran encontró evidencia similar en personas cuyas extremidades habían sido amputadas solo cuatro semanas antes de los experimentos.
La noción de recrecimiento neuronal y reorganización cortical representa un cambio radical en la forma en que los científicos ven el cerebro. Históricamente, se pensó que existe una ventana de oportunidad crítica durante el desarrollo cuando el cerebro está conectado, dice Pons. Ahora, dice, parece que el cerebro exhibe una sorprendente cantidad de plasticidad a lo largo de la vida.

Terapias potenciales

Tal plasticidad podría ser la clave para posibles terapias no solo para el dolor del miembro fantasma, sino también para otras afecciones del sistema nervioso central, incluidas las lesiones de la médula espinal en las que la inflamación o la presión bloquean las vías neurales. De hecho, durante los últimos meses, Pons y su colega David Good, director del Centro de Rehabilitación de la Facultad de Medicina Bowman Gray de la Universidad Wake Forest en Carolina del Norte, han estado observando pacientes con lesiones de la médula espinal, comparando el grado de recuperación con el cantidad de reorganización cortical medida por resonancias magnéticas.

Como era de esperar, los investigadores descubrieron que aquellos que experimentaron la menor cantidad de reorganización también tuvieron la recuperación más completa. Si las neuronas no se reorganizan, explica Pons, una vez que las cosas vuelvan a la normalidad en la médula espinal, la corteza permanecerá sin cambios y podrá funcionar con la médula espinal como solía hacerlo.

Pons y Good piensan que prevenir artificialmente la reorganización cortical podría ayudar a los pacientes a recuperarse de tales lesiones de la médula espinal, aunque advierten que el enfoque no sería útil en los casos en que la médula espinal está realmente cortada. Un enfoque para bloquear la reorganización cortical que están investigando los investigadores implica el uso de DAP-V, un fármaco que inhibe la actividad electroquímica del glutamato, un neurotransmisor en el cerebro.

Normalmente, el glutamato permite la comunicación entre neuronas a medida que se transmiten mensajes electroquímicos desde un estímulo externo, como un golpe en la mano, hasta el cerebro. De manera similar, después de una lesión o amputación de la médula espinal, cuando las neuronas de repente dejan de recibir señales de entrada de sus vecinas, el glutamato permite que las neuronas abandonadas se conecten con otras neuronas que les proporcionarán estimulación, mejorando así la reorganización cortical.

Pons y Good dicen que la unión de los receptores de glutamato con DAP-V evitará la comunicación de neurona a neurona, de modo que las neuronas abandonadas, que ya no se comunican con sus parejas de toda la vida, no podrán comunicarse con nuevas parejas potenciales. , cualquiera. Por lo tanto, creen los investigadores, las neuronas permanecerán atadas a sus parejas. Y cuando el bloqueo de la médula espinal se disipe, las conexiones y funciones corticales originales permanecerán intactas.

Finalmente, debido a que la reorganización cortical que tiene lugar después de la amputación es tan similar al recableado que ocurre después de las lesiones de la médula espinal, Pons tiene la esperanza de que un agente farmacológico como DAP-V que previene la reorganización neural en la corteza también podría ayudar a prevenir el miembro fantasma dolor en amputados. Los investigadores advierten, sin embargo, que esta investigación está en su infancia y aún tiene que abordar cuestiones básicas como cómo podría administrarse el fármaco y si podría administrarse durante un breve período después de la amputación o si debe administrarse indefinidamente.

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