estimulación eléctrica cerebral

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

La estimulación eléctrica cerebral fue utilizada por primera vez en la primera mitad del siglo XIX por investigadores pioneros como Luigi Rolando ^{[ 1 ]} (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) de que los nervios y los músculos eran eléctricamente excitables. 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 cerebral 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 se perfeccionó con la invención del método estereotáctico por el neurocirujano británico pionero Victor Horsley (1857-1916), y con el desarrollo de implantes de electrodos crónicos por el neurofisiólogo suizo Walter Rudolf Hess (1881-1973), José Delgado (1915-2011) y otros, utilizando electrodos fabricados con alambre recto aislado que podían insertarse profundamente en el cerebro de animales en libertad, como gatos y monos . Este enfoque fue utilizado por James Olds (1922-1976) y sus colegas para descubrir la recompensa por 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 la distribución de los territorios motores y sensoriales).

La EBS sigue estando inextricablemente ligada al trabajo de Robert Galbraith Heath , Delgado y Penfield. Es interesante observar que, durante los estudios de localización cerebral, el neurocirujano Penfield no pudo provocar reacciones emocionales en humanos, ni observando epilepsia espontánea ni estimulando eléctricamente la superficie de la corteza cerebral. El neurofisiólogo Delgado señaló algunas excepciones a esta regla. En contraste, la EBS, mediante 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. ^{[ 2 ] [ 3 ] [ 4 ]}

La EBS podría provocar respuestas motoras ritualistas de ira simulada en gatos mediante la estimulación del hipotálamo anterior , así como componentes emocionales y conductuales más complejos de "ira verdadera" tanto en animales de experimentación mediante la estimulación del hipotálamo lateral, como en sujetos humanos mediante la estimulación de diversas áreas profundas del cerebro. La EBS en pacientes humanos con epilepsia podría desencadenar convulsiones en la superficie del cerebro y agresión y rabia patológicas con la estimulación de la amígdala. ^{[ 4 ] [ 5 ]}

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 cuatro milímetros. Esto ocurre 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 dendritas neuronales aumenta y, con ello, el número de neuronas activadas. Lo más probable es que la activación se deba a una despolarización directa en lugar de a una activación sináptica . ^{[ 6 ]}

Una revisión exhaustiva de la investigación sobre EBS recopiló una lista de muchos impactos agudos diferentes de la estimulación dependiendo de la región cerebral a la que se dirige. A continuación se muestran algunos ejemplos de los efectos documentados: ^{[ 7 ]}

• Sensorial : Sensación 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, interrupción del habla, automatismos , risa, palilalia , masticación, impulso de moverse, llanto sin sentir tristeza, etc.
• Sistema nervioso autónomo : rubor, midriasis , cambios en la presión arterial y la respiración, apnea , náuseas, taquicardia , sudoración, etc.
• Emocionales : Ansiedad, alegría, sensación de irrealidad, miedo, felicidad, ira, tristeza, depresión aguda transitoria, hipomanía , etc.
• Cognitivo : Acalculia , parafasia , afasia anómica , recuerdo de recuerdos, "entrar en trance", "fuera de este mundo", afasia de conducción , negligencia hemiespacial , alexia , déjà vu , revivir experiencias pasadas, agrafia , apraxia , etc.

La estimulación cerebral extrasensorial (EBS) en regiones sensibles al rostro del giro fusiforme provocó que un paciente informara que los rostros de las personas en la habitación con él se habían "metamorfoseado" y distorsionado: "Tu nariz se cayó, se fue hacia la izquierda. [...] Solo cambió tu rostro, todo lo demás seguía igual". ^{[ 8 ]}

Ejemplos de EBS terapéutica son:

• Estimulación electroterapéutica craneal (CES)
• Estimulación cerebral profunda (ECP)
• Estimulación transcraneal con corriente continua (tDCS)
• Terapia electroconvulsiva (TEC)
• estimulación magnética de campo bajo (EMCB)
• Estimulación eléctrica funcional (FES)
• Terapia de convulsiones magnéticas (MST)
• Estimulación del nervio vago (VNS)
• Estimulación magnética transcraneal profunda (EMT profunda)
• Estimulación nerviosa reactiva (RNS)

Las corrientes eléctricas intensas pueden provocar una lesión localizada en el tejido nervioso, en lugar de una estimulación funcional reversible. Esta propiedad se ha utilizado en procedimientos neuroquirúrgicos para diversos tratamientos, como la enfermedad de Parkinson , la epilepsia focal y la psicocirugía . En ocasiones, se utiliza el mismo electrodo para explorar el cerebro en busca de disfunciones antes de aplicar la corriente lesionante ( electrocoagulación ).