Sinergias dependientes del tiempo entre la corteza motora y la estimulación espinal posterior en humanos

El movimiento voluntario requiere entrada descendente de la corteza motora y retroalimentación sensorial a través de la médula espinal. Anteriormente, desarrollamos un enfoque de estimulación eléctrica cerebral y espinal emparejada en ratas que se basa en la convergencia de los estímulos motores descendentes y los estímulos sensoriales espinales en la médula cervical. Este enfoque fortaleció los circuitos sensoriomotores y mejoró el movimiento voluntario a través de la plasticidad asociativa. En humanos, no se sabe si la estimulación espinal epidural posterior dirigida a la interfaz sensoriomotora o la estimulación epidural espinal anterior dirigida dentro del sistema motor es efectiva para facilitar las respuestas evocas por el cerebro. En 59 individuos sometidos a cirugía electiva de descompresión cervical, se estimuló la corteza motora con electrodos en el cuero cabelludo y la médula espinal se estimuló con electrodos epidurales, registrándose respuestas musculares en los músculos del brazo y la pierna. Los electrodos espinales se colocaron ya sea de forma posterior o anterior, y se variaron los intervalos entre la estimulación de la corteza y la médula espinal. El emparejamiento de la estimulación entre la corteza motora y la estimulación sensorial espinal (posterior) pero no la estimulación motora espinal (anterior) produjo potenciales evocados motores que fueron más de cinco veces más grandes que la estimulación cerebral sola. Este fuerte aumento ocurrió solo cuando los estímulos motores descendentes y los estímulos aferentes espinales fueron sincronizados para converger en la médula espinal. La estimulación emparejada también aumentó la selectividad de las respuestas musculares en relación con la estimulación cerebral o espinal no emparejada. Finalmente, los signos clínicos sugieren que se observó facilitación en segmentos de la médula espinal tanto lesionados como no lesionados. El gran tamaño del efecto de esta estimulación emparejada la convierte en un candidato prometedor para la neuromodulación terapéutica. PUNTOS CLAVE: Los pares de estímulos diseñados para alterar la función del sistema nervioso generalmente apuntan al sistema motor, o uno apunta al sistema sensorial y el otro apunta al sistema motor para la convergencia en la corteza. En humanos sometidos a cirugía indicada clínicamente, probamos la estimulación cerebral y espinal emparejada que desarrollamos en ratas con el objetivo de apuntar a la convergencia sensoriomotora en la médula cervical. Las respuestas musculares del brazo y la mano a la estimulación sensoriomotora emparejada fueron más de cinco veces más grandes que la estimulación cerebral o espinal sola cuando se aplicaron a la médula espinal posterior pero no a la anterior. Las respuestas musculares del brazo y la mano a la estimulación emparejada fueron más selectivas para los músculos objetivos que las condiciones solo cerebrales o espinales, especialmente en latencias que produjeron los efectos más fuertes de la estimulación emparejada. Las medidas de evidencia clínica de compresión estaban solo débilmente relacionadas con el efecto de la estimulación emparejada, sugiriendo que podría aplicarse como terapia en personas afectadas por trastornos del sistema nervioso central.