El sistema somatosensorial orofacial se modula durante la planificación y producción del habla

...El cerebro modula el sistema auditivo durante la planificación del habla varios cientos de milisegundos antes de recibir las consecuencias auditivas del habla autoproducida ( Daliri & Max , 2015a , 2015b , 2016 , 2018 ; Max & Daliri, 2019 ; Merrikhi et al. ., 2018). Aquí, examinamos si el sistema somatosensorial también se modula durante la planificación del habla. Medimos las proporciones de detección de los estímulos somatosensoriales de los participantes que se aplicaron al labio inferior en varios puntos de tiempo en una condición que involucraba planificación del habla (condición de habla) y una condición de control que no involucraba planificación (condición de lectura silenciosa). Descubrimos que la tasa de detección general en varios puntos de tiempo en la condición de lectura silenciosa se mantuvo sin cambios en comparación con la tasa de detección en reposo. Sin embargo, mientras que la tasa de detección en la condición de habla comenzó al mismo nivel que la tasa de detección en la condición de lectura silenciosa, disminuyó gradualmente en puntos de tiempo más cercanos al inicio de la voz y alcanzó su nivel más bajo durante la producción de voz.

En general, nuestros hallazgos proporcionan una fuerte evidencia conductual de que, a medida que el sistema motor del habla prepara los movimientos del habla, también modula el sistema somatosensorial orofacial, y la magnitud de la modulación aumenta gradualmente durante la planificación del habla hasta que alcanza su modulación máxima durante la producción del habla. Nuestro hallazgo de modulación somatosensorial durante la producción del habla es consistente con los resultados de estudios previos que han examinado la percepción de estímulos somatosensoriales generados externamente durante el movimiento de los articuladores del habla ( Andreatta & Davidow, 2006 ; Hammer & Barlow, 2010 ; Hammer & Krueger, 2014).). Además, nuestro resultado del desarrollo de la modulación somatosensorial durante la planificación del habla coincide en general con los resultados de estudios previos que han examinado la modulación somatosensorial durante la planificación del movimiento de las extremidades y la producción del movimiento de las extremidades ( Cybulska-Klosowicz et al., 2011 ; Williams & Chapman, 2000). , 2002 ; Williams et al., 1998 ). Dados nuestros hallazgos actuales de modulación del sistema somatosensorial durante la planificación del habla y nuestros hallazgos anteriores de modulación auditiva durante la planificación del habla ( Daliri & Max, 2015a , 2016 , 2018 ; Merrikhi et al., 2018), es razonable sugerir que el sistema motor del habla modula todos los sistemas sensoriales relevantes para la tarea mientras prepara los movimientos del habla.

McGuffin, BJ, Liss, JM y Daliri, A. (2020). El sistema somatosensorial orofacial se modula durante la planificación y producción del habla. Revista de investigación del habla, el lenguaje y la audición , 63 (8), 2637-2648.

https://pubs.asha.org/doi/abs/10.1044/2020_JSLHR-19-00318

Fotobiomodulación para la enfermedad de Alzheimer: traducción de la investigación básica en aplicaciones clínicas

 

Uno de los desafíos en la traducción de nuevos enfoques terapéuticos al lado de la cama del paciente radica en cerrar la brecha entre los científicos que realizan investigaciones básicas de laboratorio y los médicos que no están expuestos a revistas altamente especializadas. Esta revisión cubre la literatura sobre la terapia de fotobiomodulación como un enfoque novedoso para prevenir y tratar la enfermedad de Alzheimer, con el objetivo de cerrar esa brecha reuniendo los términos y especificaciones técnicas en una sola sugerencia concisa para un protocolo de tratamiento. A la luz de la duplicación prevista del número de personas afectadas por la demencia y la enfermedad de Alzheimer en los próximos 30 años, una opción de tratamiento que ya ha mostrado resultados prometedores en estudios de cultivos celulares y modelos animales, y cuya seguridad ya ha sido probada en humanos, no debe dejarse en la oscuridad. Esta revisión cubre la acción mecanicista de la terapia de fotobiomodulación contra la enfermedad de Alzheimer a nivel celular. Se han encontrado dosis seguras y eficaces en modelos animales, y los primeros estudios de casos en humanos han proporcionado razones para emprender ensayos clínicos a gran escala. Una breve discusión de la dosis mínimamente efectiva y máxima tolerada concluye esta revisión y proporciona la base para una traducción exitosa de la mesa a la cabecera...

Al comparar las especificaciones de los dispositivos PBM utilizados en la literatura disponible, especialmente la longitud de onda y la densidad de potencia, ya se ha probado una gama de opciones. Se puede resumir que la ventana óptica para la penetración de tejido profundo sugiere los mejores resultados en longitudes de onda en el rango de rojo lejano y NIR, por ejemplo, a 660 nm y 810 nm. La intensidad de irradiación de un dispositivo adecuado para la terapia de fotobiomodulación para la EA debe permitir la administración de una dosis de hasta 60 J / cm² al cuero cabelludo dentro de un período de tiempo razonable, al tiempo que proporciona una densidad de potencia por debajo del riesgo de daño térmico (<250 mW / cm 2).

Artículo completo en:  https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC7369090/

Enengl J, Hamblin MR, Dungel P. Photobiomodulation for Alzheimer's Disease: Translating Basic Research to Clinical Application. J Alzheimers Dis. 2020;75(4):1073-1082. doi: 10.3233/JAD-191210. PMID: 32390621; PMCID: PMC7369090.

Cómo afecta la terapia láser (terapia de fotobiomodulación - PM) la actividad Cerebral?

 El concepto de que ciertas longitudes de onda de la luz pueden cambiar la actividad cerebral regional, así como influir en la conectividad funcional entre diferentes centros cerebrales, es bastante sorprendente. Tal concepto va más allá de la función de estimular la luz de las células ganglionares de la retina especializadas para atrapar los ritmos circadianos, pero lo extiende para incluir la luz que tiene una influencia directa en todas las neuronas para influir potencialmente en un rango de actividades cerebrales centrales de orden superior. En esta perspectiva, exploramos cómo la luz puede influir en tales actividades cerebrales centrales, junto con por qué debería hacerlo en primer lugar. Proponemos que el efecto de la luz sobre la actividad cerebral tiene vínculos evolutivos, relacionados con una estrategia básica de supervivencia contra cualquier situación potencialmente peligrosa.

Una característica clave de la función cerebral que ha surgido en los últimos años es que las actividades de orden superior, por ejemplo, la cognición o la atención, se desarrollan después de extensas intercomunicaciones entre varios centros diferentes. Existe una cooperación entre diferentes centros, comparable a la evidente entre diferentes conjuntos de instrumentos musicales en una orquesta. Con el uso de varios métodos diferentes, como la resonancia magnética funcional o la electroencefalografía, se han identificado varias redes diferentes de cooperación, cada una asociada con distintas actividades funcionales del día a día. Estas incluyen memoria, saliencia, redes cognitivas (ejecutivas), emocionales y de modo predeterminado. La última red ha recibido la mayor atención por parte de los autores (Raichle, 2015) y será el foco de esta perspectiva.

La red en modo predeterminado se descubrió, algo por accidente, después de que se encontraron niveles elevados de actividad en un conjunto de estructuras cerebrales en individuos que aparentemente estaban en reposo, sin participar en ninguna tarea mental específica. En estos momentos de reposo, un individuo tiende a centrarse en los llamados pensamientos internos, como soñar despierto, recordar recuerdos, imaginar el futuro y deambular por la mente. Las personas simplemente están "pensando", pero no sobre nada en particular. ¡Ni siquiera están pensando en pensar (Raichle, 2015)! Esta red en modo predeterminado está compuesta por varios centros cerebrales distintos, que incluyen la línea media situada en la corteza prefrontal medial, el cingulado posterior y las cortezas precuneus. Además, algunas autoridades indican las cortezas parietales y laterales temporales inferiores más laterales y el hipocampo como parte de la red. Si bien estos centros muestran una actividad elevada cuando un individuo está en reposo, su actividad disminuye cuando el individuo se dedica a una tarea particular, como centrar la atención en algo en los entornos externos (p. Ej., Tareas visuales) o internas (p. Ej., Meditación) ( Raichle, 2015). Tal "enfoque" por parte de un individuo, parece desactivar la red, o partes de la misma, de modo que las diversas redes asociadas con la atención, como la prominencia y el ejecutivo central, puedan operar (Raichle, 2015). De hecho, se cree que las personas que no pueden desactivar esta red cuando realizan una tarea realizarán la tarea de manera más pobre (Raichle, 2015). tareas visuales) o entornos internos (p. ej., meditación) (Raichle, 2015). Tal "enfoque" por parte de un individuo, parece desactivar la red, o partes de la misma, de modo que las diversas redes asociadas con la atención, como la prominencia y el ejecutivo central, puedan operar (Raichle, 2015). De hecho, se cree que las personas que no pueden desactivar esta red cuando realizan una tarea realizarán la tarea de manera más pobre (Raichle, 2015). tareas visuales) o entornos internos (p. ej., meditación) (Raichle, 2015). Tal "enfoque" por parte de un individuo, parece desactivar la red, o partes de la misma, de modo que las diversas redes asociadas con la atención, como la prominencia y el ejecutivo central, puedan operar (Raichle, 2015). De hecho, se cree que las personas que no pueden desactivar esta red cuando realizan una tarea realizarán la tarea de manera más pobre (Raichle, 2015).

En este contexto, algunos hallazgos recientes que utilizan fotobiomodulación, el uso de luz roja a infrarroja cercana (λ = 600–1000 nm) en los tejidos corporales, han indicado que, notablemente, no solo puede influir en la supervivencia y la actividad funcional de cualquier tipo de neurona (Hamblin, 2016; Mitrofanis, 2019), pero después de la aplicación transcraneal, parece influir en la conectividad funcional de redes a gran escala, como la red en modo predeterminado (Naeser et al., 2020). Se ha informado que la fotobiomodulación transcraneal (en adelante denominada "luz") reduce la activación y las fuerzas de conectividad en reposo entre las regiones corticales que responden a una simple tarea de tocar los dedos, incluidas partes de la red en modo predeterminado en sujetos de control sanos (El Khoury et al. , 2019). Además, en pacientes que sufren un accidente cerebrovascular crónico o la enfermedad de Alzheimer, Ambos tienen redes que funcionan de manera anormal, la luz puede fortalecer e influir en las conectividades funcionales dentro de la red en modo predeterminado, junto con su conectividad con otras redes, por ejemplo, la prominencia y las centrales ejecutivas. En esencia, en estos estados dañados y / o enfermos, la luz puede ayudar a corregir el desequilibrio de la conectividad funcional, restaurando la conectividad entre las regiones corticales a niveles "normales" (Saltmarche et al., 2017; Chao, 2019; Zomorrodi et al., 2019; Naeser et al., 2020).

Entonces, ¿cómo sucede esto? ¿Cómo puede la luz cambiar la actividad cerebral? Aunque los mecanismos precisos no están claros, el objetivo central de la luz dentro de las neuronas individuales es la mitocondria. De hecho, se ha demostrado que la luz aumenta la fusión y la fisión mitocondrial, así como la biogénesis mitocondrial. La luz es absorbida por un cromóforo y la mejor caracterizada es la citocromo c oxidasa, unidad IV en la cadena de transporte de electrones mitocondrial. Esta molécula tiene dos centros de haeme y dos de cobre que absorben la luz dentro de dos bandas a través del rango rojo al infrarrojo cercano. El mecanismo implica la luz que disocia el óxido nítrico de sus sitios de unión de hemo y cobre en la citocromo c oxidasa, lo que permite la unión del oxígeno. Posteriormente, los electrones se transportan a lo largo de la cadena respiratoria y se produce una translocación de protones a través de la membrana mitocondrial. Esto produce un gradiente de protones, uno que impulsa la ATP (adenosina trifosfato) sintasa. El resultado es un aumento en el potencial de membrana mitocondrial y un aumento de ATP. También hay una liberación de óxido nítrico que también desencadena la vasodilatación de los vasos sanguíneos cercanos, aumentando el flujo sanguíneo cerebral. Tal efecto se ha considerado a corto plazo, en funcionamiento principalmente cuando se aplica luz a las neuronas. Después de la activación de la citocromo c oxidasa, se liberan pequeñas cantidades de especies reactivas de oxígeno (dentro de los niveles normales), que luego estimulan los factores de transcripción en el núcleo, lo que lleva a la expresión de varios genes funcionales. Este último efecto se ha considerado a largo plazo, en funcionamiento mucho después de que la aplicación de la luz haya cesado (Hamblin, 2016). Tal efecto se ha considerado a corto plazo, en funcionamiento principalmente cuando se aplica luz a las neuronas. Después de la activación de la citocromo c oxidasa, se liberan pequeñas cantidades de especies reactivas de oxígeno (dentro de los niveles normales), que luego estimulan los factores de transcripción en el núcleo, lo que lleva a la expresión de varios genes funcionales. Este último efecto se ha considerado a largo plazo, en funcionamiento mucho después de que la aplicación de la luz haya cesado (Hamblin, 2016). Tal efecto se ha considerado a corto plazo, en funcionamiento principalmente cuando se aplica luz a las neuronas. Después de la activación de la citocromo c oxidasa, se liberan pequeñas cantidades de especies reactivas de oxígeno (dentro de los niveles normales), que luego estimulan los factores de transcripción en el núcleo, lo que lleva a la expresión de varios genes funcionales. Este último efecto se ha considerado a largo plazo, en funcionamiento mucho después de que la aplicación de la luz haya cesado (Hamblin, 2016).

¿Cómo y por qué la fotobiomodulación cambia la actividad cerebral?
Mitrofanis John, Henderson Luke A Año: 2020 | Volumen: 15 | Número de edición: 12 | Página: 2243-2244

http://www.nrronline.org/article.asp?issn=1673-5374;year=2020;volume=15;issue=12;spage=2243;epage=2244;aulast=Mitrofanis

Grupos de disfluencia cluster con y sin tartamudeo neurogénico después de una lesión cerebral traumática

 

Propósito

Analice las características y la tasa de grupos de disfluencia en adultos con y sin tartamudeo neurogénico después de una lesión cerebral traumática (TBI).

Método

Veinte adultos con LCT participaron en este estudio, incluidos 10 con tartamudez neurogénica (Grupo B) y 10 sin tartamudeo (Grupo A). Los grupos de disluencia en las muestras de voz se clasificaron en tres tipos: tartamudeo (SLD), otro (OD) y mixto (MIX).

Resultados

Los oradores con y sin tartamudeo neurogénico produjeron el mismo número medio de grupos de disfluencia. Además, la longitud media de los grupos no difirió entre estos grupos de hablantes, aunque sí lo hicieron los grupos más largos. El tipo de grupo más frecuente para las personas con tartamudez neurogénica fue MIX y OD para las personas sin tartamudeo. Aunque los hablantes en el Grupo A produjeron disfluencias de tartamudeo, estas nunca ocurrieron juntas para formar un grupo de tipo SLD. Para el Grupo B, las unidades de inicio de los grupos eran generalmente deficiencias de tartamudeo, mientras que para el Grupo A, las unidades de inicio eran principalmente interrupciones.

Conclusiones

En comparación con los cluster que no tartamudean, el tartamudeo después de una LCT no aumentó el número de grupos, sino que los alargó. En los hablantes con tartamudeo neurogénico, el número y la longitud de los grupos se relacionaron con la manifestación de otros déficits de comunicación, no con la frecuencia de disfluencias parecidas al tartamudeo. Aún así, los grupos de SLD ocurrieron solo en aquellas personas con tartamudez neurogénica. Estos hallazgos plantean preguntas sobre la naturaleza de la tartamudez neurogénica y la dinámica de la agrupación de disfluencia.

Grupos de disluencia Cluster con y sin tartamudeo neurogénico después de una lesión cerebral traumática. Diario de trastornos de fluidez, ISSN: 1873-801X, Vol: 59, Página: 33-51Año de publicación2019. https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S0094730X18300780

Fotobiomodulación para traumatismo craneoencefálico y accidente cerebrovascular

Hay una notable falta de alternativas terapéuticas para lo que se está convirtiendo rápidamente en una epidemia mundial de lesión cerebral traumática (LCT). La fotobiomodulación (PBM) emplea luz roja o infrarroja cercana (NIR) (600–1100 nm) para estimular la curación, proteger el tejido de la muerte, aumentar la función mitocondrial, mejorar el flujo sanguíneo y la oxigenación del tejido. PBM también puede actuar para reducir la hinchazón, aumentar los antioxidantes, disminuir la inflamación, proteger contra la apoptosis y modular el estado de activación microglial. Todos estos mecanismos de acción sugieren fuertemente que el PBM administrado a la cabeza debería ser beneficioso en casos de LCT aguda y crónica. La mayoría de los informes han utilizado luz NIR de láser o de diodos emisores de luz (LED). Muchos estudios en modelos animales pequeños de LCT aguda han encontrado efectos positivos sobre la función neurológica, el aprendizaje y la memoria, y reduce la inflamación y la muerte celular en el cerebro. Existe evidencia de que PBM puede ayudar al cerebro a repararse a sí mismo estimulando la neurogénesis, regulando al alza la síntesis de BDNF y fomentando la sinaptogénesis. En voluntarios humanos sanos (incluidos estudiantes y mujeres mayores sanas), se ha demostrado que PBM aumenta el flujo sanguíneo cerebral regional, la oxigenación de los tejidos y mejora la memoria, el estado de ánimo y la función cognitiva. Se han realizado estudios clínicos en pacientes que sufren los efectos crónicos de TBI. Ha habido informes que muestran una mejora en la función ejecutiva, la memoria de trabajo y el sueño. La resonancia magnética funcional ha demostrado que la modulación de la activación en redes cerebrales intrínsecas probablemente se dañe en TBI (red de modo predeterminado y red de prominencia). Existe evidencia de que PBM puede ayudar al cerebro a repararse a sí mismo estimulando la neurogénesis, regulando al alza la síntesis de BDNF y fomentando la sinaptogénesis. En voluntarios humanos sanos (incluidos estudiantes y mujeres mayores sanas), se ha demostrado que PBM aumenta el flujo sanguíneo cerebral regional, la oxigenación de los tejidos y mejora la memoria, el estado de ánimo y la función cognitiva. Se han realizado estudios clínicos en pacientes que sufren los efectos crónicos de TBI. Ha habido informes que muestran una mejora en la función ejecutiva, la memoria de trabajo y el sueño. La resonancia magnética funcional ha demostrado que la modulación de la activación en redes cerebrales intrínsecas probablemente se dañe en TBI (red de modo predeterminado y red de prominencia). Existe evidencia de que PBM puede ayudar al cerebro a repararse a sí mismo estimulando la neurogénesis, regulando al alza la síntesis de BDNF y fomentando la sinaptogénesis. En voluntarios humanos sanos (incluidos estudiantes y mujeres mayores sanas), se ha demostrado que PBM aumenta el flujo sanguíneo cerebral regional, la oxigenación de los tejidos y mejora la memoria, el estado de ánimo y la función cognitiva. Se han realizado estudios clínicos en pacientes que sufren los efectos crónicos de TBI. Ha habido informes que muestran una mejora en la función ejecutiva, la memoria de trabajo y el sueño. La resonancia magnética funcional ha demostrado que la modulación de la activación en redes cerebrales intrínsecas probablemente se dañe en TBI (red de modo predeterminado y red de prominencia). En voluntarios humanos sanos (incluidos estudiantes y mujeres mayores sanas), se ha demostrado que PBM aumenta el flujo sanguíneo cerebral regional, la oxigenación de los tejidos y mejora la memoria, el estado de ánimo y la función cognitiva. Se han realizado estudios clínicos en pacientes que sufren los efectos crónicos de TBI. Ha habido informes que muestran una mejora en la función ejecutiva, la memoria de trabajo y el sueño. La resonancia magnética funcional ha demostrado que la modulación de la activación en redes cerebrales intrínsecas probablemente se dañe en TBI (red de modo predeterminado y red de prominencia). En voluntarios humanos sanos (incluidos estudiantes y mujeres mayores sanas), se ha demostrado que PBM aumenta el flujo sanguíneo cerebral regional, la oxigenación de los tejidos y mejora la memoria, el estado de ánimo y la función cognitiva. Se han realizado estudios clínicos en pacientes que sufren los efectos crónicos de TBI. Ha habido informes que muestran una mejora en la función ejecutiva, la memoria de trabajo y el sueño. La resonancia magnética funcional ha demostrado que la modulación de la activación en redes cerebrales intrínsecas probablemente se dañe en TBI (red de modo predeterminado y red de prominencia). Ha habido informes que muestran una mejora en la función ejecutiva, la memoria de trabajo y el sueño. La resonancia magnética funcional ha demostrado que la modulación de la activación en redes cerebrales intrínsecas probablemente se dañe en TBI (red de modo predeterminado y red de prominencia). Ha habido informes que muestran una mejora en la función ejecutiva, la memoria de trabajo y el sueño. La resonancia magnética funcional ha demostrado que la modulación de la activación en redes cerebrales intrínsecas probablemente se dañe en TBI (red de modo predeterminado y red de prominencia).

Artículo completo en: https://onlinelibrary.wiley.com/doi/full/10.1002/jnr.24190

Terapia laser en la modulación de la epilepsia

Se ha informado que la fotobiomodulación transcraneal no invasiva (tPBM) con un láser de 1064 nm mejora el rendimiento humano en tareas cognitivas, así como regula el aumento local del metabolismo cerebral y la hemodinámica del oxígeno. Sin embargo, se desconoce si tPBM de 1064 nm también modula la electrofisiología, y específicamente las oscilaciones neuronales, en el cerebro humano. La hipótesis que guía nuestro estudio es que la aplicación de 1064 nm tPBM de la corteza prefrontal derecha mejora los ritmos neurofisiológicos en bandas de frecuencia específicas en el cerebro humano en condiciones de reposo. Para probar esta hipótesis, registramos el electroencefalograma del cuero cabelludo (EEG) de 64 canales antes, durante y después de la aplicación de 11 min de tPBM de 4 cm de diámetro (láser CW de 1064 nm con 162 mW / cm 2 y 107 J / cm 2) a la frente derecha de sujetos humanos ( n = 20) usando un diseño controlado por simulacro dentro del sujeto. Se calcularon las topografías del cuero cabelludo con resolución temporal de la potencia del EEG en cinco bandas de frecuencia para examinar los cambios de potencia del EEG inducidos por tPBM en el cuero cabelludo. Los resultados muestran aumentos significativos, dependientes del tiempo, de las potencias espectrales del EEG en las bandas alfa (8 a 13 Hz) y beta (13 a 30 Hz) en regiones del cuero cabelludo amplias, exhibiendo un patrón de adelante hacia atrás. Los hallazgos proporcionan el primer mapeo topográfico controlado por simulación en el que tPBM aumenta la fuerza de las oscilaciones electrofisiológicas (bandas alfa y beta) al tiempo que arroja luz sobre los mecanismos de tPBM en el cerebro humano.

La fotobiomodulación (PBM) es un proceso que utiliza luz, con técnicas de administración no destructivas y no térmicas, para modular la respiración mitocondrial y las funciones celulares en muchos tipos de células, incluidas las neuronas. 1 - 4 PBM también se ha denominado terapia con láser (luz) de bajo nivel (LLLT), cuando su objetivo es servir como terapia para una variedad de afecciones médicas, como el alivio del dolor y la curación de heridas. 5 , 6 Cuando PBM está dirigido a la cabeza humana, el término fotobiomodulación transcraneal (tPBM) se ha utilizado para enfatizar que el objetivo modulado por la luz es la corteza cerebral humana, hasta ∼ 3 cm∼3 cm por debajo del cuero cabelludo humano, 7con el objetivo de mejorar la oxigenación cerebral y el funcionamiento cognitivo. 8 - 10 En general, la mayoría de los estudios de investigación o aplicaciones clínicas con tPBM han utilizado láseres o diodos emisores de luz (LED) en el rango espectral rojo (620 a 680 nm) o infrarrojo cercano (800 a 980 nm). Se aplicaron 11 LED con un ancho de banda de 1064 a 1080 nm para neuromodular el cerebro humano de un pequeño grupo de pacientes con demencia (seis activos, tres controles y dos abandonos) y para demostrar la viabilidad de que tPBM pueda mejorar el poder ejecutivo de los pacientes. marcha. 12Este estudio también informa una tendencia de mejora inducida por tPBM en la amplitud y conectividad del electroencefalograma (EEG). Además, se ha utilizado un láser infrarrojo de 1064 nm para aplicar tPBM y se informa que mejora el rendimiento cognitivo en diversas tareas en estudios controlados con simulación con más de 300 sujetos humanos. 13 - 16 Más recientemente, hemos demostrado que tPBM por láser de 1064 nm indujo cambios significativos en la oxigenación de la sangre cerebral medida con espectroscopía funcional de infrarrojo cercano. 17 , 18 Estos cambios son causados ​​por la interacción neurona-fotón que induce aumentos en la concentración de citocromo-c-oxidasa oxidada (CCO), 18 la enzima en la etapa terminal de la cadena respiratoria mitocondrial.19

Los estudios previos in vivo hemodinámicos y metabólicos de tPBM con láser de 1064 nm en humanos proporcionan información sobre los cambios fisiológicos provocados por la estimulación con un láser infrarrojo de 1064 nm. 18 , 19 El supuesto mecanismo de tPBM para mejorar la función cognitiva humana es una interacción neurona-fotón iniciada por la fotooxidación de CCO. 8 , 18En resumen, los fotones incidentes causan que el CCO pierda electrones (es decir, que se fotooxida), ya que el CCO es el principal aceptor de fotones en las células. Cuando el CCO se oxida, tiene una conformación con más afinidad para catalizar la reducción de oxígeno en agua en la respiración celular. El incremento de la concentración de CCO oxidado, por lo tanto, acelera la producción de ATP a través de la fosforilación oxidativa al consumir más moléculas de oxígeno. 8 , 18 , 20 La tasa de consumo más rápida de las moléculas de oxígeno provoca un aumento en el flujo sanguíneo y, por lo tanto, la oxigenación hemodinámica de los vasos sanguíneos cercanos. El aumento de ATP en las neuronas se utiliza como suministro de energía para llevar a cabo una variedad de actividades celulares y reacciones bioquímicas. 8 , 20Mientras tanto, es posible que la luz tPBM pueda ser absorbida y / o interactuar con una variedad de células y orgánulos en el tejido humano debido a la alta complejidad del tejido biológico. Por ejemplo, PBM es capaz de modular la expresión génica y las actividades del canal de iones de calcio, como se informó en estudios preclínicos. 21

Dado que la actividad celular más exigente de energía en las neuronas implica el mantenimiento de los potenciales eléctricos de membrana, 22 el aumento inducido por tPBM en las concentraciones oxidadas de CCO y ATP en las neuronas puede conducir a alteraciones electrofisiológicas. Además, de acuerdo con los hallazgos de nuestros estudios anteriores, las respuestas hemodinámicas y metabólicas locales se informan como respuestas a tPBM en la corteza prefrontal derecha. Sin embargo, aún se desconoce si el tPBM induce respuestas electrofisiológicas distales / globales debido a la conectividad neuronal. Hasta la fecha, solo un par de estudios in vivo han investigado los cambios electrofisiológicos provocados por tPBM. 16 , 23 El objetivo principal de este estudio fue determinar si tPBM modula la amplitud de los ritmos corticales humanos medidos por el EEG del cuero cabelludo antes, durante y después de tPBM.

El EEG del cuero cabelludo es una medida resuelta en el tiempo de la actividad sináptica agregada a través de millones de células en la corteza cerebral subyacente. El EEG a menudo se ha combinado con la estimulación cerebral [p. Ej., Estimulación transcraneal de corriente continua y estimulación magnética transcraneal (TMS)] para estudiar los mecanismos de las técnicas de neuromodulación. 24 - 26 La modulación en la actividad de los ritmos alfa (8 a 13 Hz), beta (13 a 30 Hz) y gamma (30 a 70 Hz) se ha asociado durante mucho tiempo con la función cognitiva y los estados cerebrales. 27 - 29Además, se ha informado que una variedad de formas de tPBM (usando LED a longitudes de onda entre 800 y 850 nm o un láser a 1064 nm) mejora las funciones cognitivas humanas, como la memoria de trabajo, la atención sostenida, el aprendizaje por categorías y las habilidades ejecutivas. 8 , 10 , 11 , 13 - 16 , 30

Para probar nuestra hipótesis, registramos el EEG del cuero cabelludo antes, durante y después de la aplicación de láser infrarrojo de 1064 nm en la frente frontal derecha en n = 20n=20 sujetos usando un diseño controlado por simulación dentro de los sujetos. Al final de este estudio, la hipótesis fue confirmada por nuestras observaciones de que tPBM dio lugar a aumentos significativos en la fuerza del poder espectral de las oscilaciones electrofisiológicas en las bandas alfa y beta en las regiones anterior a posterior en el cerebro humano, revelando mecanismos de acción electrofisiológicos de tPBM en el cerebro humano.

https://www.spiedigitallibrary.org/journals/Neurophotonics/volume-6/issue-2/025013/Transcranial-photobiomodulation-with-1064-nm-laser-modulates-brain-electroencephalogram-rhythms/10.1117/1.NPh.6.2.025013.full?SSO=1

Efectos de la estimulación eléctrica, la terapia con láser y la terapia con LED en el sistema masticatorio y sueño en PC

Estudio sobre la terapia combinada de equipos a nivel de los niños con PC. Tipo de estudio: un ensayo clínico aleatorizado de cinco brazos.

La parálisis cerebral (PC) se refiere a los trastornos del desarrollo motor, que surgen de la lesión cerebral primaria, son de carácter permanente y cambiante, causando anormalidades musculoesqueléticas secundarias y limitaciones en las actividades. Estudios recientes estiman la prevalencia de esta afección en 2,4 por 1000 niños, lo que significa un número significativo de personas con este tipo de trastornos.

Actualmente, los niños con PC se clasifican según su independencia funcional en la función motora gruesa. Mediante el Sistema de clasificación de la función motora gruesa (GMFCS) para PC, la clasificación es por edad (0–2, 2–4, 4–6, e 6–12 años), en cinco niveles funcionales. El objetivo del sistema es clasificar la función motora gruesa con énfasis en los movimientos de "sentarse" y "caminar". Los niños que tienen problemas de función motora similares a los clasificados en el nivel 1, generalmente pueden caminar sin restricciones, pero tienden a estar limitados en algunas de las habilidades motoras más avanzadas. Los niños clasificados en el nivel 5, por lo general, tienen una capacidad muy limitada para moverse incluso con el uso de asistencia.

Se sabe que la principal alteración presente en los niños con PC es el deterioro motor, que causa varias modificaciones surgidas de la encefalopatía, con los consiguientes cambios en la biomecánica corporal. Además, el niño puede tener trastornos intelectuales, sensibles, visuales y auditivos, que sumados a los cambios motores, las limitaciones de la tarea y el entorno, tienen repercusiones de diferentes maneras en su rendimiento funcional.

Además de las dificultades en la locomoción descritas anteriormente, como resultado de la falta de coordinación motora, las alteraciones orofaciales también son comunes en estos individuos. A estos trastornos les sigue el dolor, el ruido articular y la función irregular o desviada de la mandíbula. Las personas con músculos espásticos presentan una función gravemente comprometida debido a un rango de movimiento disminuido, una fuerza voluntaria disminuida y una mayor rigidez articular.

En general, las funciones importantes como la masticación, el habla y la deglución se ven comprometidas, debido al empuje de la lengua, la incompetencia de las mejillas y los labios, lo que resulta en incompetencia salival, presencia de mordisco involuntario, posicionamiento asimétrico del cuello, lo que dificulta el mantenimiento de la postura de la lengua. cabeza, así como la falta de equilibrio dinámico de los músculos masticatorios. Se pueden sugerir algunas terapias para tratar la alteración muscular en la PC, como la estimulación eléctrica, la terapia con LED y la terapia con láser. La estimulación eléctrica neuromuscular se ha propuesto como una modalidad potencialmente útil para el fortalecimiento muscular en niños con PC. La estimulación neuromuscular eléctrica, es la aplicación de estimulación eléctrica de intensidad suficiente para producir una contracción muscular visible que se aplica al punto motor del músculo, con el fin de promover el fortalecimiento muscular. Sin embargo, hasta el momento no se encontró ningún estudio que analizara y comparara su efectividad en pacientes adultos con PC. Considerando la relación entre la función de los músculos masticatorios y el complejo craneofacial, el análisis electromiográfico (EGM) es una herramienta importante para la comprensión del patrón muscular cuando existen alteraciones del desarrollo y funcionales. La evaluación y el tratamiento de pacientes con necesidades especiales requiere un enfoque multidisciplinario. En este contexto, es importante considerar que las personas con PC también están predispuestas a trastornos respiratorios del sueño, como la apnea obstructiva del sueño (AOS), que es uno de los trastornos respiratorios más comunes. Además, podría ocurrir desaturación de oxihemoglobina, ciclo alterado de sueño-vigilia, insomnio, alteración de la arquitectura del sueño, lo que resulta en eventos de hipoxia durante el sueño. Los pacientes con PC tienen una prevalencia más alta que oscila entre el 50 y el 60% de la respiración con trastornos del sueño, en comparación con las personas sin PC. Los profesionales de la salud deben considerar la obstrucción de la vía aérea superior durante la vigilia y el sueño en estos pacientes, ya que en la mayoría de los casos, la AOS no se diagnostica. Además, el trastorno del sueño conduce a un deterioro del estado de ánimo, el comportamiento y la función neurocognitiva y, junto con problemas preexistentes en pacientes con PC, causa un mayor daño en su calidad de vida. La medición de la calidad del sueño y la evaluación de los trastornos del sueño en pacientes con PC son muy importantes para la evaluación integral de estos individuos, y deben agregarse al protocolo para tratar a estos pacientes. Hay mucho que aclarar sobre la fisiología del impacto del sueño y sus trastornos, tanto en sujetos normales como en pacientes con necesidades especiales. Se necesitan estudios avanzados para buscar un protocolo de tratamiento efectivo para mejorar la calidad de vida de estos individuos….

Este estudio evaluará los efectos del láser de baja potencia, la estimulación eléctrica neuromuscular, la terapia con LED, así como la estimulación eléctrica neuromuscular más la terapia con LED y la estimulación eléctrica neuromuscular más la terapia con láser en la actividad de los músculos masticatorios en adultos con PC, mediante electromiografía de superficie. Creemos que la estimulación eléctrica puede actuar en la modulación de la hiperactividad / hipoactividad muscular, ajustándolas a un nivel cercano a la normalidad. Además, esperamos que el LED y el láser favorezcan la recuperación morfofisiológica, lo que se observará clínicamente por la ausencia o reducción del dolor. Además, la polisomnografía se utilizará para evaluar las variables del sueño y detectar trastornos de la respiración del sueño, y creemos que la calidad del sueño mejorará después de la aplicación de las terapias

Giannasi, LC, Matsui, MY, de Freitas Batista, SR et al. Efectos de la estimulación eléctrica neuromuscular, la terapia con láser y la terapia con LED en el sistema masticatorio y el impacto en las variables del sueño en pacientes con parálisis cerebral: un ensayo clínico aleatorizado de cinco brazos. BMC Musculoskelet Disord 13, 71 (2012) doi: 10.1186 / 1471-2474-13-71

Estudio completo en: https://bmcmusculoskeletdisord.biomedcentral.com/articles/10.1186/1471-2474-13-71

Mapeo directo de estimulación eléctrica de funciones cognitivas en el cerebro humano

Los estudios neuropsicológicos, de neuroimagen y electrofisiológicos demuestran que el procesamiento de texto abstracto y concreto se basa no solo en la actividad de una red bilateral común sino también en redes dedicadas. La literatura neuropsicológica ha demostrado que se puede documentar una preservación selectiva del resumen en relación con palabras concretas en las lesiones de las regiones temporales anteriores izquierdas. Investigamos el procesamiento de palabras concreto y abstracto en 10 pacientes sometidos a estimulación eléctrica directa (DES) para mapeo cerebral durante la cirugía despierta en el hemisferio izquierdo. Se agregaron una decisión léxica y una tarea de juicio de concreción a la evaluación neuropsicológica durante el monitoreo intraoperatorio. Sobre el juicio de concreción, El DES administrado sobre el giro frontal inferior disminuyó significativamente la precisión de las palabras abstractas, mientras que la precisión de las palabras concretas disminuyó cuando se estimuló la corteza temporal anterior. Estos resultados son consistentes con un modelo léxico-semántico que distingue entre palabras concretas y abstractas relacionadas con diferentes sustratos neurales en el hemisferio izquierdo..

Neuropsicología Cognitiva. Volumen 36, 2019 - Número 3-4 : Mapeo directo de estimulación eléctrica de funciones cognitivas en el cerebro humano

La estimulación láser transcraneal mejora la oxigenación cerebral humana

... La fotobiomodulación utiliza luz de baja potencia y alta fluencia de láseres o LED en el rango rojo al infrarrojo cercano (620-1,100 nm) para modular la respiración mitocondrial de una manera no destructiva y no térmica 1 , 2 . La estimulación láser transcraneal del cerebro con luz infrarroja cercana es una forma novedosa de fotobiomodulación, también conocida como terapia de luz de bajo nivel (láser) (LLLT) cuando se aplica a pacientes 1 - 3 . En los últimos años, la estimulación láser transcraneal ha llamado la atención por su potencial terapéutico en una variedad de afecciones neurológicas y psicológicas. Se ha demostrado que es eficaz para el tratamiento de pacientes con accidente cerebrovascular isquémico en algunos ensayos clínicos controlados 3 , 4.. Dos estudios de Naeser et al. informó que el uso diario de luz infrarroja cercana en la frente mejoró las funciones cognitivas en pacientes con lesiones cerebrales traumáticas crónicas 5 , 6 . Schiffer y col. También descubrió que un solo tratamiento de luz infrarroja cercana en la frente con LED podría tener beneficios psicológicos en diez pacientes con depresión y ansiedad mayores 7 . Estimulando con la misma irradiancia de 0.25 W / cm 2 que Schiffer et al. 7 , pero usando un láser con una longitud de onda más larga (1,064 nm), Barrett y Gonzalez-Lima realizaron el primer estudio controlado en 40 participantes humanos sanos y demostraron que la estimulación láser transcraneal mejora las funciones cognitivas y emocionales 8. Un estudio posterior controlado por Blanco et al. 9 también demostraron que la estimulación láser transcraneal con irradiación de 0.25 W / cm 2 y láser de 1.064 nm mejora las funciones ejecutivas en participantes humanos sanos.

El mecanismo de acción de la luz infrarroja cercana se basa en la absorción de fotones por la citocromo oxidasa 10 , que es la enzima terminal en la cadena respiratoria mitocondrial que juega un papel clave en la utilización de oxígeno cerebral para el metabolismo energético 1 , 2 . Cuanto más aumenta la actividad de la citocromo oxidasa, más consumo de oxígeno y energía metabólica se produce a través de la fosforilación oxidativa mitocondrial 11 . Este mecanismo de fotónica-bioenergética produce alteraciones metabólicas y hemodinámicas en el cerebro que facilitan tanto la neuroprotección como la mejora cognitiva 12 , 13 . En 2012, Rojas et al. 14fueron los primeros en informar que la luz infrarroja cercana aumentó el consumo de oxígeno en la corteza prefrontal de rata in vivo . Sin embargo, la mayoría de los estudios en humanos han evaluado los efectos de la terapia con láser de bajo nivel observando los cambios en las medidas conductuales y psicológicas y postulando el mecanismo neurofisiológico subyacente que las causa. Hasta la fecha, solo el estudio de Schiffer et al. 7ha analizado los efectos de los LED de infrarrojo cercano en la hemodinámica cerebral humana midiendo los cambios totales de hemoglobina con un oxímetro cerebral.

La espectroscopía funcional de infrarrojo cercano (fNIRS) 15 , 16 es una tecnología emergente de neuroimagen que mide los cambios en la hemodinámica cerebral y la oxigenación relacionadas con las actividades neuronales. Debido a que tanto la fNIRS como la estimulación láser transcraneal utilizan luz en el rango del infrarrojo cercano, comparten vías ópticas similares a través de los tejidos. Por lo tanto, fNIRS es una herramienta adecuada para el estudio mecanicista in vivo de la estimulación láser transcraneal. Además, tanto la estimulación láser transcraneal como la fNIRS son seguras, compactas y fáciles de implementar. Una combinación de estas dos tecnologías no invasivas de infrarrojo cercano puede proporcionar un enfoque eficaz de tratamiento con imágenes para aplicaciones neurológicas y psicológicas.

Artículo completo en https://onlinelibrary.wiley.com/doi/full/10.1002/lsm.22471
Tian F, Hase SN, Gonzalez-Lima F, Liu H (2016) La estimulación láser transcraneal mejora la oxigenación cerebral humana. Lasers Surg Med 48 (4): 343–349