Aprende máis rápido coa estimulación cerebral magnética
Os investigadores de Bochum están a investigar o efecto dos patróns de estímulo TMS cambian especificamente a actividade de certas células nerviosas
O que parece ciencia ficción é realmente posible: a estimulación magnética externa pódese usar para influír específicamente na actividade de certas células nerviosas do cerebro. O que ocorre exactamente no cerebro durante este proceso non estaba claro previamente. Os médicos de Bochum baixo a dirección do Prof. Dr. Klaus Funke (Departamento de Neurofisioloxía) puido demostrar agora que diferentes patróns de estímulo afectan a diferentes células e inhiben ou aumentan a súa actividade. Certos patróns de estímulo fixeron que as ratas aprendan máis facilmente.Os achados poderían axudar a garantir que a estimulación cerebral poida usarse dun xeito máis específico para combater a disfunción cerebral no futuro. Os investigadores publicaron os seus estudos no Journal of Neuroscience e no European Journal of Neuroscience.
Os pulsos magnéticos estimulan o cerebro
A estimulación magnética transcraneal, ou TMS para abreviar, é un método relativamente novo para estimular sen dor as células nerviosas do cerebro. O método, presentado por primeira vez por Anthony Barker en 1985, baséase no feito de que a cortiza, que se atopa directamente debaixo do óso do cranio, pode estimularse mediante un campo magnético. O TMS utilízase no diagnóstico, na investigación básica e como ferramenta terapéutica potencial. Usado para o diagnóstico, úsase un único pulso magnético para probar a capacidade das células nerviosas para activarse nunha zona do córtex co fin de avaliar os cambios nas enfermidades ou despois de tomar medicamentos ou despois dunha estimulación artificial previa do cerebro. Un só pulso magnético tamén se pode usar para probar a implicación dunha área específica do córtex nunha tarefa sensorial, motora ou cognitiva, xa que interrompe brevemente a súa actividade natural, é dicir, "apaga" temporalmente a zona.
Os estímulos repetidos cambian a actividade cerebral
Desde mediados da década de 1990, a TMS repetitiva utilízase para cambiar especificamente a capacidade das células nerviosas para activarse no córtex humano: “En xeral, a actividade das células redúcese nun Hz mediante a estimulación de baixa frecuencia, é dicir, a través dun pulso magnético por segundo. A frecuencias máis altas de cinco a 50 pulsos por segundo, a actividade das células aumenta”, explica o profesor Funke. Os investigadores preocúpanse principalmente polos patróns de estímulo especiais, como a chamada estimulación theta burst (TBS). As ráfagas de 50 Hz repítense a 5 Hz. "Este ritmo baséase no ritmo theta natural de catro a sete hercios, que se pode observar no EEG", di Funke. O efecto depende principalmente de se tales patróns de estímulo se dan de forma continua (cTBS, efecto de debilitamento) ou con interrupcións (intermitente, iTBS, efecto de reforzo).
Os puntos de contacto entre as células fortalecen ou debilitan
Como se modifica exactamente a actividade das células nerviosas pola estimulación repetida é en gran parte descoñecido. Suponse que os puntos de contacto (sinapses) entre as células se fortalecen (potenciación sináptica) ou se debilitan (depresión sináptica) por estimulación repetida, proceso que tamén xoga un papel importante na aprendizaxe. Recentemente demostrouse que os efectos do TMS e a aprendizaxe interactúan nos humanos.
As células do córtex inhibidor son particularmente sensibles á estimulación
Os investigadores de Bochum puideron agora demostrar por primeira vez que a estimulación da cortiza artificial cambia especificamente a actividade de certas células nerviosas inhibidoras dependendo do protocolo de estímulo utilizado. A interacción das células nerviosas excitadoras e inhibidoras é un requisito previo absoluto para o funcionamento saudable do cerebro. As neuronas especializadas na inhibición mostran unha variedade moito maior de formas e estruturas de actividade que os seus compañeiros excitadores. Entre outras cousas, producen diferentes proteínas funcionais nos seus corpos celulares. Nos seus estudos, o profesor Funke centrouse en examinar as proteínas parvalbúmina (PV), calbindina-D28k (CB) e calretinina (CR). Están formados por varias células inhibidoras en función da actividade, polo que a súa cantidade proporciona información sobre a actividade das células nerviosas correspondentes.
Os patróns de estímulo teñen un efecto específico sobre determinadas células
Os estudos demostraron, por exemplo, que a activación da estimulación con interrupcións (protocolo de estimulación iTBS) case só reduce a formación de PV, mentres que a estimulación continua que deprime a actividade (protocolo cTBS) ou unha estimulación tamén deprimente de 1 Hz reduce principalmente a produción de CB. A formación de CR non cambiou con ningún dos protocolos de estímulo probados. O rexistro da actividade eléctrica das células nerviosas confirmou unha inhibición modificada da actividade cortical.
Aprende máis rápido despois da estimulación
Nun segundo estudo, publicado recentemente no European Journal of Neuroscience, o grupo de traballo do profesor Funke tamén puido demostrar que as ratas aprendían máis rápido cando eran tratadas cun protocolo de estímulo activador (iTBS) antes de cada sesión de adestramento, pero non cando se producía a inhibición. Utilizouse o protocolo cTBS. Descubriuse que a produción inicialmente reducida da proteína parvalbúmina (PV) aumentou de novo polo procedemento de aprendizaxe, pero só nas áreas cerebrais implicadas no proceso de aprendizaxe. Nos animais que non se dedicaban á tarefa específica de aprendizaxe, a produción de PV mantívose reducida despois da estimulación activadora. "O tratamento con iTBS reduce inicialmente a actividade de certas células nerviosas inhibidoras en xeral, polo que as actividades de aprendizaxe posteriores poden almacenarse máis facilmente", conclúe o profesor Funke. "Este proceso chámase 'gate'. Nun segundo paso, a actividade de aprendizaxe normaliza de novo a inhibición e a formación de PV".
Tratar máis específicamente no futuro
A TMS repetitiva xa se está a usar experimentalmente con éxito limitado para tratar a disfunción cerebral, especialmente a depresión grave. Tamén se demostrou que os trastornos funcionais das células nerviosas inhibidoras xogan un papel importante en enfermidades neuropsiquiátricas como a esquizofrenia. "Certamente aínda é demasiado cedo para derivar novas formas de tratamento para a disfunción cerebral dos resultados do noso estudo, pero os resultados proporcionan unha contribución importante a unha aplicación quizais máis específica do TMS no futuro", espera o profesor Funke.
Tomas de portada
Benali, A., Trippe, J., Weiler, E., Mix, A., Petrasch-Parwez, E., Girzalsky, W., Eysel, U.T., Erdmann, R. e Funke, K. (2011) Theta- explosión de estimulación magnética transcraneal idade inhibición cortical. J. Neurosci., en prensa.
Mix, A., Benali, A., Eysel, U.T., Funke, K. (2010) A estimulación de explosión magnética transcraneal continua e intermitente modifica o rendemento de aprendizaxe táctil e a expresión da proteína cortical na rata de forma diferente. En: Eur. J. Neurosci. 32 (9): 1575-86. doi: 10.1111/j.1460-9568.2010.07425.x. Epub 2010 18 de outubro.
Fonte: Bochum [Universidade do Ruhr]
