La reinervación sensorial y motora dirigida TMSR es un procedimiento quirúrgico en pacientes con amputaciones que redirige los nervios residuales de las extremidades hacia músculos y piel intactos para ajustarlos con una prótesis de extremidades que permite un control sin precedentes. Por su naturaleza, TMSR cambia la forma en queel cerebro procesa el control motor y la entrada somatosensorial, sin embargo, los mecanismos cerebrales detallados nunca se han investigado antes y el éxito de las prótesis TMSR dependerá de nuestra capacidad para comprender las formas en que el cerebro vuelve a mapear estas vías. Ahora, los científicos de EPFL han utilizado ultra altocampo 7 Tesla fMRI para mostrar cómo la TMSR afecta las representaciones de las extremidades superiores en los cerebros de pacientes con amputaciones, en particular en la corteza motora primaria y la corteza somatosensorial y las regiones que procesan funciones cerebrales más complejas. cerebro .
La reinervación sensorial y muscular dirigida TMSR se utiliza para mejorar el control de las prótesis de las extremidades superiores. Los nervios residuales de la extremidad amputada se transfieren para reinervar y activar nuevos objetivos musculares. De esta manera, un paciente equipado con una prótesis TMSR "envía"comandos motores a los músculos re-inervados, donde sus intenciones de movimiento son decodificadas y enviadas a la prótesis. Por otro lado, la estimulación directa de la piel sobre los músculos re-inervados es enviada de regreso al cerebro, induciendo la percepción táctil.en la extremidad faltante.
¿Pero cómo codifica e integra el cerebro ese tacto artificial y los movimientos de la prótesis? ¿Cómo afecta esto nuestra capacidad para integrar y controlar mejor las prótesis? Lograr y ajustar ese control depende de saber cómo el cerebro vuelve a mapearvarias vías motoras y somatosensoriales en la corteza motora y la corteza somatosensorial.
El laboratorio de Olaf Blanke en EPFL, en colaboración con Andrea Serino en el Hospital Universitario de Lausana y los equipos de médicos e investigadores en Suiza y en el extranjero han mapeado con éxito estos cambios en las cortezas de tres pacientes con amputaciones de miembros superiores que tuvieronse sometió a TMSR y eran usuarios competentes de prótesis desarrolladas por Todd Kuiken y su grupo en el Instituto de Rehabilitación de Chicago.
Los científicos utilizaron imágenes de resonancia magnética funcional de campo ultra alto 7T fMRI, una técnica que mide la actividad cerebral mediante la detección de cambios en el flujo sanguíneo a través de ella. Esto les dio una visión sin precedentes a una gran resolución espacial en la organización cortical del motor primarioy corteza somatosensorial de cada paciente.
Sorprendentemente, el estudio mostró que los mapas de la corteza motora de la extremidad amputada eran similares en términos de extensión, fuerza y topografía a las personas sin amputación de la extremidad, pero eran diferentes de los pacientes con amputaciones que no recibieron TMSR, pero estaban usando el estándarprótesis. Esto muestra el impacto único del procedimiento quirúrgico TMSR en el mapa motor del cerebro.
El enfoque incluso fue capaz de identificar mapas de dedos faltantes fantasmas en la corteza somatosensorial de los pacientes con TMSR que se activaron a través de las regiones de piel reinervadas desde el tórax o la extremidad residual.
Los mapas somatosensoriales mostraron que el cerebro había preservado su organización topográfica original, aunque en menor grado que en sujetos sanos. Además, al investigar las conexiones entre los mapas de las extremidades superiores en ambas cortezas, los investigadores encontraron conexiones normales en los pacientes con TMSR, que fueron comparables con los controles sanos. Sin embargo, la preservación del mapeo original se redujo nuevamente en pacientes que no padecen TMSR, lo que demuestra que el procedimiento TMSR preserva fuertes conexiones funcionales entre la corteza sensorial primaria y motora.
El estudio también mostró que la TMSR todavía necesita mejorar: las conexiones entre la corteza sensorial y motora primaria con las regiones de realización de nivel superior en la corteza frontoparietal eran tan débiles en los pacientes con TMSR como en los pacientes sin TMSRy difiere con respecto a sujetos sanos
Esto sugiere que, a pesar de permitir un buen rendimiento motor, las extremidades artificiales potenciadas con TMSR todavía no se mueven y se sienten como una extremidad real y aún no están codificadas por el cerebro del paciente como una extremidad real. Los científicos concluyen que las prótesis TMSR futuras deberían implementarseretroalimentación somatosensorial sistemática vinculada a los movimientos robóticos de la mano, lo que permite a los pacientes sentir las consecuencias sensoriales de los movimientos de su miembro artificial.
Los hallazgos brindan la primera investigación detallada de neuroimagen en pacientes con extremidades biónicas basada en la prótesis TMSR, y muestran que el campo ultra alto 7 Tesla fMRI es una herramienta excepcional para estudiar los mapas de las extremidades superiores del motor y la corteza somatosensorial después de la amputación.
Además, los hallazgos sugieren que la TMSR puede contrarrestar la plasticidad mal adaptada en la corteza después de perder una extremidad. Según los autores, esto puede proporcionar nuevos conocimientos sobre la naturaleza y la reversibilidad de la plasticidad cortical en pacientes con amputaciones y su vínculo consíndrome de miembro fantasma y dolor.
Finalmente, el estudio también muestra que existe la necesidad de más avances de ingeniería, como la integración de la retroalimentación somatosensorial en las prótesis actuales que pueden permitirles moverse y sentirse como miembros reales.
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Materiales proporcionados por Escuela Politécnica Federal de Lausana . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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