Estimulación cerebral eléctrica

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La estimulación eléctrica cerebral ( EBS ), también conocida como estimulación cerebral focal ( FBS ), es una forma de electroterapia utilizada como técnica en investigación y neurobiología clínica para estimular una neurona o red neuronal en el cerebro a través de la excitación directa o indirecta de su membrana celular mediante el uso de una corriente eléctrica . La EBS se utiliza con fines de investigación o terapéuticos .

La estimulación cerebral eléctrica fue utilizada por primera vez en la primera mitad del siglo XIX por investigadores pioneros como Luigi Rolando ^{[ cita requerida ]} (1773–1831) y Pierre Flourens ^{[ cita requerida ]} (1794–1867), para estudiar la localización cerebral de la función , tras el descubrimiento del médico italiano Luigi Galvani (1737–1798) de que los nervios y los músculos eran excitables eléctricamente. La estimulación de la superficie de la corteza cerebral mediante estimulación cerebral fue utilizada para investigar la corteza motora en animales por investigadores como Eduard Hitzig (1838–1907), Gustav Fritsch (1838–1927), David Ferrier (1842–1928) y Friedrich Goltz (1834–1902). La corteza humana también fue estimulada eléctricamente por neurocirujanos y neurólogos como Robert Bartholow (1831-1904) y Fedor Krause (1857-1937).

En el siglo siguiente, la técnica fue mejorada por la invención del método estereotáxico por el pionero neurocirujano británico Victor Horsley (1857-1916), y por el desarrollo de implantes de electrodos crónicos por el neurofisiólogo suizo Walter Rudolf Hess (1881-1973), José Delgado (1915-2011) y otros, mediante el uso de electrodos fabricados con alambre aislado recto que podrían insertarse profundamente en el cerebro de animales de comportamiento libre, como gatos y monos . Este enfoque fue utilizado por James Olds (1922-1976) y colegas para descubrir la estimulación cerebral, la recompensa y el centro del placer . El neurocirujano estadounidense-canadiense Wilder Penfield (1891-1976) y sus colegas del Instituto Neurológico de Montreal utilizaron una estimulación eléctrica extensiva de la corteza cerebral en pacientes neuroquirúrgicos despiertos para investigar el homúnculo motor y sensorial (la representación del cuerpo en la corteza cerebral según la distribución de los territorios motores y sensoriales).

La EBS sigue estando inextricablemente entrelazada con el trabajo de Robert Galbraith Heath , Delgado y Penfield. Es interesante que durante los estudios de localización cerebral, el neurocirujano Penfield no pudo provocar reacciones emocionales en humanos, ni observando la epilepsia espontánea ni estimulando eléctricamente la superficie de la corteza cerebral. El neurofisiólogo Delgado señaló algunas excepciones a esta regla. En cambio, la EBS, a través de electrodos implantados profundamente en áreas localizadas del cerebro ( estimulación cerebral profunda ; DBS), provocó respuestas tanto placenteras como aversivas en animales de laboratorio y humanos, como se describió anteriormente. ^{[1] [2] [3]}

La EBS podría provocar las respuestas motoras ritualísticas de la rabia simulada en los gatos mediante la estimulación del hipotálamo anterior , así como los componentes emocionales y conductuales más complejos de la "rabia verdadera" tanto en animales experimentales mediante la estimulación del hipotálamo lateral, como en sujetos humanos mediante la estimulación de varias áreas profundas del cerebro. La EBS en pacientes humanos con epilepsia podría desencadenar convulsiones en la superficie del cerebro y agresión patológica y rabia con la estimulación de la amígdala. ^{[3] [4]}

La microscopía de excitación de dos fotones ha demostrado que la microestimulación activa neuronas dispersas alrededor del electrodo incluso con corrientes bajas (tan bajas como 10 μA) hasta distancias de hasta cuatro milímetros de distancia. Esto sucede sin seleccionar particularmente otras neuronas mucho más cercanas a la punta del electrodo. Esto se debe a que la activación de las neuronas está determinada por si tienen o no axones o dendritas que pasan dentro de un radio de 15 μm cerca de la punta del electrodo. A medida que aumenta la corriente, el volumen alrededor de la punta que activa los axones y las dendritas de las neuronas aumenta y, con esto, el número de neuronas activadas. Es más probable que la activación se deba a la despolarización directa en lugar de la activación sináptica . ^[5]

Una revisión exhaustiva de la investigación sobre EBS compiló una lista de muchos impactos agudos diferentes de la estimulación según la región cerebral a la que se dirige. A continuación se presentan algunos ejemplos de los efectos documentados: ^[6]

• Sensorial : Sensaciones de hormigueo corporal, balanceo, movimiento, asfixia, ardor, shock, calor, parestesia , sensación de caída, oscilopsia , disestesia , levitación, sonidos, fosfenos , alucinaciones, micropsia , diplopía , etc.
• Motor : Movimientos oculares, locomoción, detención del habla, automatismos , risa, palilalia , masticación, ganas de moverse, llorar sin sentirse triste, etc.
• Autonómico : Rubor, midriasis , cambios en la presión arterial y la respiración, apnea , náuseas, taquicardia , sudoración, etc.
• Emocional : Ansiedad, alegría, sensación de irrealidad, miedo, felicidad, ira, tristeza, depresión aguda transitoria, hipomanía , etc.
• Cognitivo : acalculia , parafasia , afasia anómica , recordar recuerdos, "entrar en trance", "fuera de este mundo", afasia de conducción , negligencia hemiespacial , alexia , déjà vu , revivir experiencias pasadas, agrafia , apraxia , etc.

La EBS en las regiones sensibles al rostro del giro fusiforme hizo que un paciente informara que los rostros de las personas que estaban en la habitación con él se habían "metamorfoseado" y se habían distorsionado: "Su nariz se volvió flácida, se fue hacia la izquierda. [...] Solo cambió su rostro, todo lo demás era igual". ^[7]

Algunos ejemplos de EBS terapéutico son:

• Estimulación electroterapéutica craneal (CES)
• Estimulación cerebral profunda (ECP)
• Estimulación transcraneal con corriente continua (tDCS)
• Terapia electroconvulsiva (TEC)
• Estimulación magnética de campo bajo (LFMS)
• Estimulación eléctrica funcional (EEF)
• Terapia de convulsiones magnéticas (MST)
• Estimulación del nervio vago (ENV)
• Estimulación magnética transcraneal profunda (TMS profunda)
• Estimulación nerviosa reactiva (RNS)

Las corrientes eléctricas fuertes pueden causar una lesión localizada en el tejido nervioso, en lugar de una estimulación reversible funcional. Esta propiedad se ha utilizado en procedimientos neuroquirúrgicos en una variedad de tratamientos, como la enfermedad de Parkinson , la epilepsia focal y la psicocirugía . A veces, el mismo electrodo se utiliza para sondear el cerebro en busca de funciones defectuosas, antes de pasar la corriente lesionadora ( electrocoagulación ).