La neurociencia descubre el poder del ‘mapeo de redes patológicas’
Un experimento fundamental en neurociencia no tuvo lugar en el laboratorio de un premio Nobel, sino en un patio de ferrocarril en 1848, cuando una explosión accidental envió un apisonador a través de la frente de Phineas Gage, de 25 años. Gage sobrevivió, pero quienes han estudiado su historia detallan los aparentes cambios de personalidad que resultaron del accidente. Pasó de ser irascible a impulsivo y profano. Este caso, quizás el más antiguo y mejor conocido, utiliza «lesiones» para vincular regiones cerebrales dañadas con sus funciones. En las décadas siguientes, estudiar el cerebro era estudiar lesiones. El caso enfermo proporcionó la mayor parte de lo que se sabía sobre el cerebro en ese momento.
Uno podría pensar que la neurociencia moderna, con su vasto conjunto de herramientas de técnicas experimentales, ya no necesita lesiones como las de Gage para descifrar el funcionamiento interno del cerebro. Sin embargo, parece haber un renacimiento en la investigación de enfermedades. Un nuevo método llamado mapeo de redes de lesiones está despejando las telarañas de la investigación de lesiones y combinándolas con datos modernos de conectividad cerebral. Los resultados revelaron asociaciones sorprendentes entre las regiones del cerebro y la enfermedad.
Afortunadamente, la mayoría de las lesiones no son a través del hierro de apisonamiento de la frente. El ictus, la hemorragia o el tumor constituyeron la mayoría de las lesiones. Neurólogos del siglo XIX como Paul Broca hicieron descubrimientos fundamentales al estudiar pacientes con síntomas específicos de estas lesiones neurológicas comunes. Broca y sus contemporáneos sintetizaron una teoría del cerebro a partir de las lesiones: el cerebro está segmentado. Diferentes áreas controlan diferentes funciones. La investigación de lesiones proporciona una lógica legal para el cerebro: si el área X se destruye y la función Y ya no está presente, entonces el área X debe controlar la función Y.
Sin embargo, esta lógica es un poco engañosa. Ninguna región del cerebro controla realmente ninguna función. La visión moderna del cerebro es que las funciones individuales dependen de una red de regiones cerebrales interconectadas que trabajan juntas. Por lo tanto, la neurociencia moderna trata los casos individuales de enfermedades como experimentos naturales imperfectos e incontrolados que no necesariamente explican cómo las redes controlan la función cerebral. Esto se hace evidente cuando los investigadores agrupan o metaanalizan los datos de lesiones. Al observar todos los casos publicados de lesiones por una enfermedad en particular, como la enfermedad de Parkinson, los investigadores encontraron que las lesiones que causan la enfermedad no solo ocurren en un área. Las lesiones que parecen extenderse por todo el cerebro pueden provocar la enfermedad de Parkinson y otras enfermedades. Este hecho, junto con el advenimiento de elegantes herramientas experimentales, ha llevado la investigación de las lesiones al borde de la neurociencia. Aún así, algunos investigadores están tratando de restaurar la relevancia de la investigación de enfermedades, incluidas la neurología y la psiquiatría.Los autores de un nuevo estudio publicado en cerebro Use las diferentes ubicaciones de las lesiones a su favor, en este caso, para comprender mejor la neuroanatomía de la enfermedad de Parkinson.
La enfermedad de Parkinson es un grupo de síntomas que afectan el movimiento. Incluye movimientos lentos, rigidez muscular y temblores. La causa más común de estos síntomas es la enfermedad de Parkinson, en la cual las células productoras de dopamina en la sustancia negra se pierden progresivamente. La pérdida de sustancia negra en la enfermedad de Parkinson ocurre a través de un proceso degenerativo lento que aún no se conoce bien. Pero el Parkinson puede desarrollarse sin degeneración de la sustancia negra, especialmente después de cambios repentinos como un derrame cerebral o sangrado. Las personas con la enfermedad de Parkinson causada por las lesiones no fueron diagnosticadas con precisión con la enfermedad de Parkinson, pero sus movimientos lentos, rigidez muscular y temblores eran casi idénticos a los de los pacientes de Parkinson «clásicos». El estudio recopiló 29 casos publicados de enfermedad de Parkinson inducida por lesiones. No todas las lesiones ocurrieron en la misma área y, sorprendentemente, la mayoría no se encontraban en la sustancia negra.
Los autores plantean la hipótesis de que las lesiones que causan la enfermedad de Parkinson, aunque ocurren en diferentes estructuras cerebrales, interrumpen las redes comunes de conexiones en el cerebro. Para probar esto, los autores superpusieron estas ubicaciones de lesiones en un mapa cerebral llamado conectoma, un mapa estructural de conectividad de región a región derivado de datos de resonancia magnética funcional. Al aplicar lesiones al conectoma, los autores pudieron identificar redes o trayectorias de conectividad de la interrupción de la lesión.
Cada una de las 29 lesiones se ubicó en varias redes distintas, lo cual era de esperar dado que el cerebro es una rica maraña de conectividad. Pero los autores encontraron que 28 de los 29 casos afectaron redes conectadas por pequeñas estructuras en forma de lámina llamadas claustrums. El claustrum rara vez se discute en los campos del control motor o la enfermedad de Parkinson y, a menudo, no se estudia lo suficiente.
Un aspecto importante del estudio fue que ninguna de las 29 lesiones estaba asociada con el claustrum en sí. La combinación de lesiones y conectomas identificó al claustrum como una estructura importante en la enfermedad de Parkinson.
Podría decirse que el claustrum simplemente actúa como una parada de descanso en el mapa web de casi todos los casos enfermos. ¿Pero es solo una coincidencia o es importante? Para abordar la importancia del claustrum para la enfermedad de Parkinson, los autores recurrieron a pacientes con la forma más común de enfermedad degenerativa de Parkinson, a quienes se les implantaron estimuladores cerebrales profundos en el cerebro. La estimulación cerebral profunda es el último recurso para la enfermedad de Parkinson y no producirá una mejoría general. En la mayoría de los casos, los electrodos estimulantes se implantan en un área llamada núcleo subtalámico. La ubicación precisa dentro del núcleo subtalámico varía de un paciente a otro. Los autores examinaron las ubicaciones precisas de los estimuladores cerebrales profundos en el cerebro de la enfermedad de Parkinson y superpusieron estas ubicaciones en el conectoma. Descubrieron que los pacientes vieron mejores resultados con la estimulación cerebral profunda cuando los electrodos se colocaron dentro de una red que fluye a través del núcleo clavicular, lo que puede alterar la actividad en el núcleo clavicular. Este resultado sugiere que la actividad de la clavícula juega un papel clave en la generación del movimiento parkinsoniano. Además, cambiar esta actividad puede aliviar la enfermedad de Parkinson.
El marco de la investigación de lesiones en el siglo XIX fue la pregunta: ¿qué región controla qué función? Décadas de neurociencia han reformulado una pregunta más matizada: ¿Qué regiones son importantes para qué funciones? El mapeo de la red de lesiones permite que los estudios de lesiones respondan rigurosamente a esta nueva pregunta. Para la comunidad de pacientes, sin embargo, la pregunta siempre ha sido: ¿nos ayuda este hallazgo? En el caso del claustrum y la enfermedad de Parkinson, solo el tiempo lo dirá. Aún así, dirigir los tratamientos, como la estimulación cerebral profunda, a la clavícula podría ser un avance beneficioso para las personas con enfermedad de Parkinson.
