Modulación de la actividad del sistema de neuronas espejo en movimientos simples e intransitivos en humanos. Estudio mediante resonancia magnética funcional

Resumen

Las neuronas espejo constituyen uno de los descubrimientos más significativos de los últimos 30 años en el campo de la neurociencia. Desde el momento en que fueron descritas, numerosos trabajos y publicaciones han visto la luz tratando de caracterizar estas neuronas y dotarlas de un sentido dentro del complejo funcionamiento del cerebro. El término espejo es empleado en honor a la principal característica de este tipo especial de neurona: se activa durante la ejecución de una acción motora y durante la observación de la misma acción motora. Este hallazgo se realizó en primates y más tarde, se han llegado a reunir suficientes evidencias sobre la existencia de este tipo de neuronas en el ser humano. Sin embargo, dado que en el humano existen serias limitaciones para registrar la actividad de un grupo reducido de neuronas, la mayoría de datos sobre las neuronas espejo en humanos provienen de estudios funcionales considerados como métodos de estudio indirectos. Por ese motivo, se prefiere hablar, en el ser humano, de sistema de neuronas espejo. El sistema de neuronas espejo se extiende por regiones pertenecientes al lóbulo frontal y el lóbulo parietal. Concretamente, algunas regiones premotoras (circunvolución frontal inferior) y parietales posteriores (lóbulo parietal inferior) constituyen los principales nodos de este sistema neuronal. En estas localizaciones se integra información visual, somatosensorial y motora, permitiendo comprender el significado de las acciones que realizamos u observamos. Con ello, somos capaces de imitar otros movimientos, así como predecir los movimientos que pueden ocurrir en el futuro en contextos concretos. Todas estas, entre otras, son funciones que se considera, actualmente, residen en el sistema de neuronas espejo. La mayoría de los estudios que han permitido llegar a este grado de conocimiento del sistema de neuronas espejo, se basan en experimentos en los que los participantes deben observar movimientos complejos y con interacciones con elementos ajenos al cuerpo humano (es decir, objetos). En efecto, dado que la ejecución de estas mismas acciones resultaría complicada para los métodos funcionales de estudio cerebral actuales, muchas de las conclusiones a las que se ha llegado sobre el sistema de neuronas espejo se han basado en experimentos sin condiciones de ejecución, solamente de observación. En este sentido, el uso experimental de acciones más simples, en las que no existan interacciones con objetos (acciones intransitivas), podría permitir profundizar, de una manera definitiva, en el conocimiento sobre el funcionamiento del sistema de neuronas espejo. Por otro lado, todo este conocimiento podría tener una serie de implicaciones clínicas en el ámbito del paciente con enfermedad neurológica o neuroquirúrgica. Por ello, el objetivo general de esta tesis doctoral es el de caracterizar, de una forma simple y reproducible, las características del sistema de neuronas espejo en seres humanos para su posterior aplicación clínica, basándonos en trabajos experimentales cuyo diseño incluye acciones motoras simples e intransitivas. Cumpliendo con ese objetivo general y de acuerdo con el Reglamento de Enseñanzas Oficiales de la Universidad de La Laguna (artículo 29, BOC-A-2013-017-299), este trabajo consiste en un compendio de cinco estudios experimentales y un estudio de revisión, habiéndose publicado cinco de ellos en revistas indexadas en Journal Citation Reports (JCR); el otro estudio se encuentra en fase de revisión por la editorial de revista igualmente indexada en JCR. A continuación resumimos brevemente los principales hallazgos de los mencionados estudios. Los dos primeros estudios tratan de identificar cambios en la actividad del sistema de neuronas espejo ante la observación (primer estudio) y ejecución (segundo estudio) de acciones motoras simples e intransitivas con diferente grado de familiaridad. De acuerdo como lo publicado hasta la fecha, la observación de acciones con las que se está más familiarizado conduce a una mayor actividad del sistema de neuronas espejo. Sin embargo, la ejecución de acciones con las que estamos más familiarizados conduce a una menor actividad en dicho sistema neuronal. El tercer estudio trata de identificar una modulación del sistema de neuronas espejo en relación al grado de habilidad que se tenga para un movimiento concreto. La existencia de una mayor habilidad para la realización de una acción motora simple, modula la actividad cerebral en regiones diferentes para la observación y ejecución, sin que la actividad de las regiones espejo parezca influenciada por el grado de habilidad motora. El cuarto estudio investiga el efecto que tiene sobre el sistema de neuronas espejo la observación del resultado de una predicción motora. Cuando la predicción que se había realizado es la observada, se evidenció una mayor actividad cerebral en las regiones espejo que cuando la predicción no coincidía con la acción observada. Dado que el sistema de neuronas espejo y el tipo de metodología empleada en los estudios descritos previamente podrían tener alteraciones y unas implicaciones clínicas, respectivamente, se realiza un quinto estudio de revisión en el que se argumenta la posible aplicación de sistemas de rehabilitación basados en la estimulación de regiones espejo, así como la importancia de su identificación y preservación en algunas condiciones médico-quirúrgicas. Por último, para completar la aportación previa, se realizó un último estudio basado en un caso de una paciente con una lesión cerebral ocupante de espacio en la que se comprueba la aplicabilidad de la metodología empleada en los estudios basados en sujetos sanos. En conclusión, el estudio del sistema de neuronas espejo mediante el uso de experimentos basados en movimiento simples e intransitivos, ha permitido: 1) identificar diferentes modulaciones por parte del grado de familiaridad motora y del grado de habilidad motora para las condiciones de ejecución y observación; 2) objetivar una mayor actividad del sistema de neuronas espejo cuando se observa una acción que satisface nuestras predicciones acerca de acciones futuras; 3) argumentar la utilidad y comprobar la aplicabilidad, en el ámbito clínico, de este tipo de estudios.