jueves, 14 de septiembre de 2017

La persistencia de las huellas neurales


Nuestros cerebros tienen un cuadro detallado de nuestras manos y dedos, que persiste incluso décadas después de una amputación, según se ha  descrito en el estudio publicado por investigadores de la Universidad de Oxford. El hallazgo podría tener implicaciones para el control de las prótesis de nueva generación.




Según detalla la líder del equipo de investigadores, la Dra. Tamar Makin: "Se creía que la imagen de la mano en el cerebro, localizada en la corteza somatosensorial primaria, sólo podía mantenerse si había una entrada sensorial regular desde la mano representada. De hecho, los libros de texto enseñan que la "imagen" se “sobrescribirá” si se detiene la entrada de impulsos nerviosos procedentes del miembro referido. Si ese fuera el caso, las personas que han sufrido una amputación de la mano mostrarían una actividad extremadamente baja o nula relacionada con su enfoque original en esta área del cerebro, en este caso, la mano. Sin embargo, también se conoce que la gente experimenta sensaciones fantasma de partes del cuerpo amputadas, ya que la intención de mover ese miembro inexistente, se puede “sentir” como si se hubiera movido realmente.

Por ello, los investigadores se propusieron estudiar  la información subyacente a la actividad cerebral en los movimientos fantasma, para ver cómo variaba respecto a la actividad cerebral de las personas moviendo manos y dedos reales.

El equipo de investigadores del Laboratorio de Oxford utilizó un escáner de Resonancia Magnética MRI de Ultra Alta Potencia (7 Tesla) para observar la actividad cerebral en dos personas que habían perdido la mano izquierda mediante  amputación hacía 25 y 31 años, pero que todavía experimentaban sensaciones fantasma vívidas, y como grupo de control estudiaron once personas que mantenían ambas manos y eran diestros. A cada persona se le pidió que moviera los dedos de su mano izquierda de forma individual.

Según indicaba la publicación encabezada por la Dra. Sanne Kikkert, encontraron que, aunque había menos actividad cerebral relacionada con la mano izquierda en los amputados, los patrones específicos que componían la composición de la imagen de la mano seguían igualando a las personas del grupo de control, que mantenían todos sus miembros.






Representation of the left hand fingers in the brain




El equipo confirmó los resultados trabajando con un tercer amputado, que había experimentado una pérdida de cualquier comunicación entre la parte restante de su brazo y su cerebro. Incluso esta persona tenía una representación residual de los dedos de su mano desaparecida, 31 años después de su amputación.

Uno de los participantes en el estudio fue Chris Sole. Chris, cuya mano fue amputada en 1989, ha participado en varios estudios y ha sido elegido para este estudio específicamente por el fuerte sentido del movimiento en su mano amputada que todavía experimenta. Explicó: "Sientes que puedes mover los dedos y tienes control individual de cada uno de ellos”.

El estudio actual brinda una nueva oportunidad para desbloquear una de las preguntas más intrigantes sobre la capacidad del cerebro para cambiar adaptativamente a nuevas circunstancias: ¿qué sucede con el cerebro una vez que se pierde una entrada clave? Para responder a esta pregunta, los científicos hasta ahora han recurrido a estudiar las representaciones de los inputs restantes (no afectados) para ver si estos han cambiado. Este enfoque deja sin explorar la posibilidad de que la función original del cerebro pueda estar preservada, aunque de forma  latente. Al estudiar las sensaciones fantasmas en los amputados, estos hallazgos derriban el pensamiento establecido en la neurociencia, al mostrar que el cerebro mantiene la actividad, a pesar de un cambio drástico en las estradas de estímulos.

Al demostrar una topografía estable a pesar de la amputación, este hallazgo cuestiona hasta qué punto es necesario un aporte sensorial continuo para mantener la organización en la corteza sensorial, reabriendo así la cuestión de lo que sucede con un territorio cortical una vez que se pierde su input principal.

Estos hallazgos que proporcionan una nueva visión sobre la plasticidad del cerebro, son compatibles con otros estudios de la corteza visual del cerebro, que descubrieron que la enfermedad ocular degenerativa, que limita la entrada de estímulos visuales, no cambiaba la representación cerebral del campo visual.

Según Sanne Kikkert, investigadora principal de este estudio: "Parece que incluso, tal como se pensaba anteriormente, el cerebro realiza una reorganización cuando se pierden inputs sensoriales, pero no borra la función original de un área cerebral".



La topografía se preserva a pesar de la ausencia de input periféricos


"Esto eliminaría una barrera a la neuroprostética -extremidades protésicas controladas directamente por el cerebro-  generada por la suposición de que una persona perdería el área del cerebro que pudiera controlar la prótesis. Si el cerebro retiene una representación de los dedos individuales, esto podría ser explotado para proporcionar el control fino necesario.