Cortical plasticity and motor learningvariability in response to non-invasive brain stimulation and its relation with motor learning

Resumen

El cerebro humano es plástico, tiene la capacidad de producir cambios en su estructura y función. Los mecanismos principales que explican dichos cambios a nivel sináptico son la potenciación a largo plazo (LTP) y la depresión a largo plazo (LTD). Ambos mecanismos pueden ser inducidos mediante la práctica (procesos de aprendizaje), pero también pueden ser inducidos de manera artificial a través de estimulación eléctrica tanto en la corteza cerebral como en el hipocampo. En las últimas décadas se han desarrollado numerosas técnicas que permiten estimular la corteza cerebral humana de manera segura y no invasiva. La estimulación magnética transcraneal (TMS) y la estimulación transcraneal por corriente directa (tDCS) son las dos técnicas más utilizadas. Numerosos estudios han demostrado que ambas técnicas inducen cambios en la excitabilidad cortical y, por ende, en la plasticidad (compartiendo propiedades con el LTP y el LTD inducido en preparaciones corticales). Estos cambios en la excitabilidad cortical se han utilizado para justificar el uso de estas técnicas tanto en la mejora de los procesos rehabilitadores de diferentes poblaciones de pacientes como en la potenciación del aprendizaje en sujetos sanos. Sin embargo, hay una gran controversia en cuanto al efecto de estas técnicas a nivel individual, ya que en los últimos años se han publicado artículos en los que se observa que algunos sujetos no responden como es esperado a la estimulación. Al ser estas técnicas de estimulación relativamente nuevas, existen todavía varias cuestiones que no han sido resueltas completamente. En el presente trabajo tratamos de abordar las siguientes: 1) La gran variabilidad inter-individual que parece existir en la respuesta a las diferentes técnicas de estimulación. 2) La fiabilidad intra-sujeto de las técnicas de estimulación. 3) La relación entre plasticidad cortical y la capacidad de aprendizaje motor. En este trabajo demostramos que, efectivamente, existen diferentes patrones de respuesta a cada uno de los protocolos de facilitación testados. Un grupo de sujetos responde como se espera (incrementando la excitabilidad cortical), mientras que otro grupo de sujetos no muestra la respuesta esperada. Además, el que una persona responda a un protocolo no es indicativo de que vaya a responder a otro. En segundo lugar, los resultados nos han mostrado que hay una fiabilidad intra-sujeto moderada durante la media hora siguiente a la estimulación transcraneal. Y en tercer lugar, nuestros datos no muestran relación entre la plasticidad inducida en el área motora con estimulación transcraneal y la capacidad de aprendizaje motor. Sin embargo, hemos encontrado una relación entre el patrón de respuesta a la estimulación y el tiempo de reacción. Nuestros resultados muestran que el grupo de sujetos que responde como se espera a determinados protocolos de estimulación, tienen un tiempo de reacción menor que aquellos del grupo que no responde como es esperado. Por lo tanto, debido a la gran variabilidad inter-individual en la respuesta a la estimulación transcraneal no invasiva, junto con la gran cantidad de protocolos de estimulación y de tareas de aprendizaje motor existentes, parece necesario contemplar todos estos aspectos a la hora de diseñar programas en los que se utilicen estas técnicas. Es decir, es importante saber qué protocolo y/o qué tarea de aprendizaje es más adecuada para según qué tipo de terapia y según qué tipo de sujeto. Además, parece que la fiabilidad intra-sujeto de las técnicas de estimulación es aceptable, por lo que una vez comprobada la eficacia de una técnica en un sujeto, podemos esperar que sucesivas sesiones muestren similares efectos. Futuros estudios deben ser realizados para seguir concretando los protocolos y parámetros óptimos para cada intervención en la que se utilicen técnicas de estimulación transcraneal no invasiva.