Estimulación eléctrica del cerebro - Electrical brain stimulation
La estimulación eléctrica cerebral ( EBS ), también conocida como estimulación cerebral focal ( FBS ), es una forma de electroterapia y técnica utilizada en la investigación y la neurobiología clínica para estimular una neurona o red neuronal en el cerebro a través de la excitación directa o indirecta de su célula. membrana mediante el uso de una corriente eléctrica . Se utiliza con fines de investigación o terapéuticos .
Historia
La estimulación eléctrica cerebral se utilizó por primera vez en la primera mitad del siglo XIX por investigadores pioneros como Luigi Rolando (1773-1831) y Pierre Flourens (1794-1867), para estudiar la localización cerebral de la función , tras el descubrimiento del médico italiano Luigi. Galvani (1737-1798) que los nervios y los músculos eran eléctricamente excitables. La estimulación de la superficie de la corteza cerebral mediante el uso de 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 estereotáctico por el neurocirujano pionero 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 recto aislado que podría insertarse profundamente en el cerebro de animales que se comportan libremente, como gatos y monos . Este enfoque fue utilizado por el Dr. James Olds (1922-1976) y sus colegas para descubrir la recompensa de la estimulación cerebral 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 extensa de la corteza cerebral en pacientes neuroquirúrgicos despiertos para investigar el homúnculo motor y sensorial (la representación del cuerpo en la corteza cerebral según el distribución de territorios motores y sensoriales).
EBS permanece inextricablemente entrelazado con el trabajo del Dr. Robert Galbraith Heath , el Dr. José Delgado y el Dr. Wilder Penfield . Es interesante que durante los estudios de localización cerebral, el neurocirujano Penfield no pudo provocar reacciones emocionales en los humanos, ya sea observando la epilepsia espontánea o estimulando eléctricamente la superficie de la corteza cerebral. El neurofisiólogo Dr. José Delgado señaló algunas excepciones a esta regla. Por el contrario, EBS, a través de electrodos profundamente implantados 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.
EBS podría provocar las respuestas motoras y ritualísticas de la rabia fingida en los gatos mediante la estimulación del hipotálamo anterior , así como 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 del hipotálamo lateral. estimulando 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.
Proceso
La microscopía de excitación de dos fotones ha demostrado que la microestimulación activa neuronas escasamente alrededor del electrodo incluso a corrientes bajas (tan bajas como 10 μA) hasta distancias de hasta cuatro milímetros de distancia. Esto sucede sin seleccionar en particular 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, aumenta el volumen alrededor de la punta que activa los axones y las dendritas de las neuronas y, con ello, el número de neuronas activadas. Es más probable que la activación se deba a la despolarización directa más que a la activación sináptica .
Efectos
Una revisión exhaustiva de la investigación de EBS compiló una lista de muchos impactos agudos diferentes de la estimulación según la región del cerebro objetivo. A continuación se muestran algunos ejemplos de los efectos documentados:
- Sensorial : Sensación de hormigueo corporal, balanceo, movimiento, asfixia, ardor, choque, calor, parestesia , sensación de caída, oscilopsia , disestesia , levitación, sonidos, fosfenos , alucinaciones, micropsia , diplopía , etc.
- Motor : Movimientos oculares, locomoción, paro del habla, automatismos , risa, palilalia , masticar, 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, sentimiento de irrealidad, miedo, felicidad, enfado, tristeza, depresión aguda transitoria, hipomanía , etc.
- Cognitivo : Acalculia , parafasia , afasia anómica , recordar recuerdos, "entrar en trance", "fuera de este mundo", afasia de conducción , negligencia hemispacial , alexia , déjà vu , revivir experiencias pasadas, agrafia , apraxia , etc.
El EBS en las regiones sensibles al rostro de la circunvolución fusiforme hizo que un paciente informara que los rostros de las personas en la habitación con él se habían "metamorfoseado" y se habían distorsionado: "Su nariz se hundió, se fue hacia la izquierda. [...] Solo tu rostro cambió, todo lo demás era igual ".
Aplicaciones Terapéuticas
Ejemplos de EBS terapéuticos son:
- Estimulación de electroterapia craneal (CES)
- Estimulación cerebral profunda (DBS)
- Estimulación transcraneal de corriente continua (tDCS)
- Terapia electroconvulsiva (TEC)
- Estimulación magnética de campo bajo (LFMS)
- Estimulación eléctrica funcional (FES)
- Terapia magnética de convulsiones (MST)
- Estimulación del nervio vago (VNS)
- Estimulación magnética transcraneal profunda (Deep TMS)
- Estimulación nerviosa receptiva (RNS)
Las fuertes corrientes eléctricas pueden causar una lesión localizada en el tejido nervioso, en lugar de una estimulación funcional reversible. Esta propiedad se ha utilizado para procedimientos neuroquirúrgicos en una variedad de tratamientos, como la enfermedad de Parkinson , la epilepsia focal y la psicocirugía . A veces, el mismo electrodo se usa para sondear el cerebro en busca de funciones defectuosas, antes de pasar la corriente lesionante ( electrocoagulación ).