En búsqueda de los mejores parámetros para una óptima disminución del
dolor por medio de DBS en la habénula lateral en ratas
Rubio, N.G.1, Valderrama, M.1, Cardenas, F.P.2
1. Departamento de Ingeniería biomédica, Universidad de los Andes
2. Laboratorio de Neurociencias y Comportamiento, Universidad de los Andes
INTRODUCCIÓN
Según la Asociación Internacional para el Estudio del Dolor (IASP por sus siglas en
ingles) el dolor se define como una experiencia sensorial y emocional desagradable
asociada con una lesión presente, potencial o descrita en términos de la misma [1].
Aunque en principio el dolor suele presentarse como señal de alarma, una vez el
individuo es consciente de una posible lesión, permanecer con dolor carece de
sentido y este debe ser tratado lo más pronto posible. De hecho, cuando el dolor
persiste más de 6 meses, aun habiéndose realizado los tratamientos adecuados
para detenerlo, es llamado dolor crónico y pasa de ser un síntoma a una
enfermedad. En este punto, curar el dolor puede necesitar un enfoque terapéutico
pluridisciplinar ya que suele estar acompañado de tristeza, pérdida de peso,
insomnio y depresión [2].
Uno de los tratamientos empleados en estos casos es la estimulación cerebral
profunda (DBS por sus siglas en inglés), la cual está diseñada para modular la
actividad neuronal con pulsos eléctricos [3]. Esta técnica ha sido utilizada como
tratamiento en varias condiciones clínicas como el párkinson [4], la depresión [5] y
la epilepsia [6] donde ha demostrado efectividad. Además, numerosos pacientes se
han beneficiado de la DBS como tratamiento etiologías relacionadas directamente
con el dolor, incluyendo el dolor post accidente cerebrovascular, dolor de miembro
de fantasma y el dolor facial al recibir estimulación en tálamo, sustancia gris y córtex
del cíngulo anterior [7].
Otra área de gran interés es la habénula (Hb). Se ha demostrado que esta
estructura, situada en la porción dorsomedial del tálamo [8], participa en los
mecanismos de dolor y analgesia [9]. A pesar de que se conocen sus conexiones
con áreas involucradas en el procesamiento del dolor y las señales aversivas, como
la amígdala, la corteza prefrontal medial y córtex del cíngulo anterior, los
mecanismos por medio de los cuales la Hb modula el dolor no están completamente
definidos [8]. Lo que la convierte en una estructura atractiva para la investigación
sobre la modulación del dolor por medio de DBS.
PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA Y PREGUNTA DE INVESTIGACIÓN
Teniendo en cuenta el rol que desempeña la Hb en el procesamiento del dolor, es
de vital importancia cuestionarse acerca de cuáles son los rangos de intensidad y
frecuencia de DBS en la Hb en ratas que optimizan la disminución del dolor. De esta
manera se puede contribuir a la estandarización y desarrollo de nuevos protocolos
de tratamiento del dolor que pueden ser de gran utilidad en numerosas
enfermedades.
OBJETIVOS
Objetivo general: Determinar la relación entre diversos rangos de intensidad y
frecuencia de estimulación de la Hb lateral (LHb) y la mejoría del dolor en ratas.
Objetivo específico: Determinar los posibles factores de riesgo asociados al realizar
DBS en la LHb con diferentes combinaciones de intensidad y frecuencia en las
ratas.
MARCO TEÓRICO Y ESTADO DEL ARTE
Definición del dolor:
Según la IASP el dolor se define como una experiencia sensorial y emocional
desagradable asociada con una lesión presente, potencial o descrita en términos de
la misma [1]. Si revisamos la definición por componentes obtenemos:
“Una experiencia sensorial desagradable”: El dolor hace parte del sistema
somatosensorial, por tanto constituye una de las formas sensitivas que relacionan
al organismo con el mundo exterior. Además, comparte estructuras anatómicas a
nivel periférico, medular y supratentorial con el resto de formas sensitivas y no
puede analizarse sin relacionarse con ellas [1].
“Una experiencia emocional desagradable”: El dolor tiene un componente
emocional que le diferencia de las demás formas de sensibilidad. El denominado
“umbral del dolor” está influenciado por la cultura, la educación, los estados
afectivos, el género y la edad del individuo [1].
“Producido por una lesión presente”: La presencia de una lesión estructural
diagnosticada permite asumir que se activan mecanismos humorales que van a
general dolor. Es importante mencionar que la lesión puede ser tratada, cicatrizada,
incluso curada y el dolor puede mantenerse. Esto ocurre con el dolor crónico,
específicamente neuropático. Uno de los ejemplos más claros de lo anterior es el
síndrome de miembro fantasma [1].
“Producido por una lesión potencial”: El dolor funciona como un sistema de
alarma ante la posible presencia de un daño estructural y busca limitar sus
consecuencias [1]. No por esto es de carácter benéfico y por tanto su remoción debe
ser una prioridad bajo cualquier circunstancia.
“Lesión descrita en términos de la misma”: Hace referencia al dolor no
nociceptivo de tipo psicógeno donde el paciente no tiene una lesión evidente y aun
así presenta dolor [1].
Cuando hay una lesión real, la membrana de las células pierde su continuidad, bien
sea por trauma o por agresión quirúrgica. Cuando la lesión es potencial, existe
presencia en el intersticio de diferentes sustancias como histamina,
prostaglandinas, leucotrienos e incremento de la Pco2, lo cual conduce a cambios
en la permeabilidad celular y activación de receptores sensoriales o de las fibras
nerviosas. Las dos rutas afectan inicialmente a los nociceptores dando origen al
dolor somático, el cual puede producir neuropatías de las fibras nerviosas y
desencadenar dolor neuropático [10].
Además de la respuesta refleja causada por el contacto con los nociceptores, el
dolor genera una respuesta con varios componentes enfocada en minimizar las
consecuencias de esta lesión. Los componentes son: sensorial-discriminativo, el
cual hace referencia a las cualidades sensoriales del dolor tales como su
localización, intensidad y características espaciales; cognitivo-evaluativo, el cual
hace referencia al análisis e interpretación de la sensación y su integración con lo
que puede ocurrir; y afectivo-emocional, el cual hace referencia a las sensaciones
de ansiedad, temor, angustia y depresión que suelen acompañar el dolor y a la
relación de la sensación actual con experiencias previas, la personalidad del
individuo y los factores sociales y culturales [2].
Tipos de dolor:
Dolor agudo: Es la alarma de una lesión real o potencial para el organismo y
una vez realizada se vuelve inútil e incluso destructivo si no es aliviado. Si su
duración es corta y está bien localizado, el dolor agudo se acompaña de ansiedad
y signos físicos autonómicos como taquicardia, hipertensión, vómitos, sudoración y
palidez entre otros. Puede ser superficial, si está ubicado en la piel o mucosas;
profundo, si se presenta en los músculos, huesos, articulaciones y ligamentos; o
visceral [2].
Dolor crónico benigno: Es aquel que persiste más de 6 meses aun
habiéndose realizado los tratamientos adecuados. No está asociado a cáncer o
sida. Se asocia con cambios de la personalidad como tristeza, pérdida de peso,
insomnio y depresión, convirtiéndose ya no en un síntoma sino en una enfermedad
que requiere un enfoque terapéutico pluridisciplinar para ser curado [2].
Dolor crónico maligno: Es el dolor característico del paciente oncológico.
Puede ser continuo y constante y con frecuentes periodos de agudización en
relación a la expansión tumoral. Además, puede estar causado por el propio tumor,
su metástasis y en algunos casos con los tratamientos efectuados. Entre los
síndromes dolorosos más frecuentes se encuentran: el dolor por invasión ósea,
dolor neuropático y dolor visceral [2].
Dolor somático: Es el dolor procedente de estímulos somáticos superficiales
o profundos resultante de la activación de nociceptores y transmitido por nervios
somáticos [2].
Dolor visceral: Es un tipo de dolor difuso que tiene como punto de partida las
vísceras huecas o parenquimatosas, el cual está frecuentemente acompañado por
una intensa respuesta motora y autonómica [2].
Dolor por desaferenciación: Se da como resultado de una lesión del sistema
nervioso tanto periférico como central y es el único que no es producido por la
estimulación de nociceptores. Se percibe en forma de hiperalgesia, disestesia y
alodinia y en gran número de casos hay un retraso del dolor de incluso años
después de haberse producido la lesión. Suele estar mal localizado y el alivio con
analgésicos opiáceos es deficiente [2].
Dolor psicógeno: Es el dolor de origen psíquico. En esta categoría se incluyen
los dolores que aparecen en la neurosis como histeria, estados obsesivos
compulsivos, estado de ansiedad, hipocondrías y las alucinaciones en la
esquizofrenia. Además forma parte de los dolores crónicos [2].
Modelos animales de dolor:
Los modelos de animales han sido utilizados desde hace muchos años ya en
distintas áreas. En la enseñanza, han aportado grandes avances en la transmisión
del conocimiento sobre la anatomía, fisiología, farmacología, zoología y toxicología
[11], además de permitir la adquisición de habilidades clínicas y quirúrgicas. En la
industria, durante las últimas décadas, la biotecnología animal ha contribuido al
desarrollo de tecnologías reproductivas, creación de organismos genéticamente
modificados, producción masiva de moléculas de interés y prueba de productos de
consumo humano. Y en la investigación, se han desarrollado modelos animales
para evaluar enfermedades humanas, producir drogas o vacunas y como fuente
donante de células, órganos, proteínas sanguíneas o anticuerpos [12]. En gran
medida, es gracias a la investigación en animales que se ha descubierto la manera
de sanar enfermedades y prolongar la vida humana.
Las ventajas de este tipo de modelos radican en que los animales tienen sistemas
más simples que el humano. En ellos se pueden aislar acciones específicas y como
tienen ciclos de vida más cortos se pueden realizar procedimientos difíciles de
completar en humanos. Además, los resultados de estas pruebas son empleados
para decidir si los posibles efectos benéficos del procedimiento superan los riesgos
de los efectos secundarios adversos. Así se deciden, por ejemplo, las dosis seguras
de los medicamentos, aunque por supuesto las últimas pruebas deben ser
realizadas en humanos [13].
En los estudios realizados con modelos animales, el dolor se define como una
experiencia sensorial y emocional aversiva que genera respuestas motoras
protectoras, las cuales resultan en comportamientos de evitación aprendidos que a
su vez pueden modificar la conducta del animal. Es a partir de ellos que se ha
logrado tratar al dolor como síntoma y como enfermedad en sí. Existen muchos tipos
de modelos de dolor en animales, entre ellos se encuentran pruebas de estimulación
fásica (térmica, mecánica, eléctrica) y pruebas de dolor por medio de sustancias;
además, existen modelos de dolor agudo, somático o visceral y modelos de dolor
crónico, inflamatorio, neuropático u oncológico. Todos ellos sujetos a la especie con
la que se esté realizando el modelo, el sexo del animal y la edad entre otras
características [14]. A continuación se mencionaran brevemente algunos de los
modelos de dolor más utilizados en experimentación animal.
Modelos de estimulación fásica:
Modelo de retirada de la cola ante un estímulo térmico: Descrito por D'Amour
y Smith [15] este modelo también llamado tail-flick test consiste en colocar la cola
del animal, generalmente una rata o un ratón, debajo de una fuente de luz radiante
que aumenta la temperatura de la piel del animal hasta alcanzar un nivel que
produce dolor entonces éste retira la cola con un movimiento rápido. Se mide el
tiempo de latencia desde el momento en el que se enciende la fuente de luz hasta
el momento de la retirada y se establece un tiempo máximo para que se apague la
fuente en el caso de que el animal no retire su cola, con el fin de no producir
quemaduras. Este modelo evoca un reflejo espinal por lo que se supone que no
induce un dolor excesivo en el animal ya que le permite liberarse del estímulo al
mover la cola [16].
Modelo de la placa caliente: Consiste en dejar en dejar libre al animal sobre
una placa que se calienta progresivamente, por lo que siente calor en las patas
traseras y trata de escapar dando un pequeño salto, momento en el que se enfría
la placa. Se mide la latencia desde el inicio del calentamiento hasta la respuesta
motora, dejando también un tiempo máximo de calentamiento [16].
Modelo de estimulación eléctrica de la pulpa dental: Descrito por Kerr y cols
en 1955 [17] este modelo se basa en la estimulación eléctrica de la pulpa dental
realizada a través de un electrodo colocado en parte coronal de un canino del
animal. Dicha estimulación genera comportamientos de aversión asociados entre
los que se encuentran la apertura refleja de la mandíbula, hiperextensión del cuello,
rotación de la cabeza y rascado del diente estimulado [16].
Modelos de dolor por medio de sustancias:
Test de formalina: Descrito por Dubuisson y Dennis en 1977 [18] y
posteriormente revisado a profundidad por Tjolsen y cols [19] este modelo de tipo
inflamatorio consiste en la administración de una solución de formalina de manera
subcutánea en la región dorsal de la extremidad y produce una respuesta de tipo
bifásico. La primera fase consiste en los primeros 5-10 minutos y asemeja a un dolor
de tipo agudo provocado por el contacto directo de la formalina con los nociceptores.
En los siguientes 10-15 minutos los animales reflejan poca actividad nociceptiva. La
segunda fase inicia aproximadamente a los 15-20 minutos después de haberse
realizado la inyección y dura 20-40 minutos. En esta etapa se llega al pico máximo
de conductas en respuesta al dolor. La respuesta puede ser contabilizada y
evaluada por medio de la observación de la cantidad de veces que el animal se
lame la pata inflamada, sacude o recoge la extremidad [20].
Test de carragenina: Descrito por Winter, Risley y Nuss en 1962 [21] consiste
en la administración subcutánea de una solución de carragenina (un
mucopolisacárido sulfatado extraído del alga marina Chondus crispas) a nivel de la
aponeurosis plantar de la rata, provocando una reacción de carácter inflamatorio
agudo que produce hinchazón, eritema e hipertermia localizada. Al igual que en la
prueba de formalina la respuesta puede ser evaluada por medio de la observación
de la cantidad de veces que el animal se lame la pata inflamada, sacude o recoge
la extremidad [22].
Otros modelos:
Modelos de dolor visceral: Este tipo de modelos hacen referencia a la
utilización de un estímulo nociceptivo en estructuras viscerales [16]. Existen
numerosos modelos de este tipo descritos por Ness y Gebhart [23] entre los que
destacan, en primer lugar, el modelo de distensión de las vísceras y órganos huecos
a partir del cual se desarrollaron modelos de distención del tracto gastrointestinal,
vejiga urinaria y tracto uretral y ureteral, vagina y útero, así como de las vías y
vesícula biliar. En segundo lugar, se encuentra la inyección intraperitoneal de
soluciones irritantes, donde han sido empleadas sustancias algogénicas como el
ácido acético, suero salino hipertónico, serotonina, CIK y bradiquinina [16].
Modelos de compresión o constricción de nervios periféricos o raíces
nerviosas: Este tipo de modelos buscan reproducir la sensación de hiperalgesia,
alodinia y dolor espontáneo típico del dolor neuropático causálgico. El modelo más
aceptado es el de constricción crónica del nervio ciático de la rata. Fue desarrollado
por Bennet y Xie en 1988 [24], en él se hace uso de varias ligaduras para interrumpir
la circulación separadas aproximadamente un milímetro entre sí. En este tipo de
modelos la situación de dolor se desarrolla a partir de la primera semana y se me
mantiene estable por síes semanas más, a partir de ahí se va reduciendo hasta
desaparecer aproximadamente a los 3 meses. Los animales desarrollan dolor
espontaneo que se reconoce por el recogimiento de la pata, así como así como una
hiperalgesia a estímulos térmicos y mecánicos junto a una alodinia a diferentes
estímulos [16].
Modelos de sección parcial o completa de nervios periféricos, nervios
raquídeos o raíces nerviosas: Este tipo de modelos se basan en la sección parcial
o total de diferentes elementos del sistema nervioso periférico. Se busca reproducir
las situaciones dolor características del dolor neuropático de la anestesia dolorosa,
del dolor por neuroma, avulsión del plexo braquial, post-rizotomía o dolor en
miembro amputado. La cuantificación de la intensidad del dolor se realiza por medio
de la conducta que desarrolla el animal y lo hace rascar o morder la extremidad
afectada [16].
Control del dolor en humanos:
El organismo humano dispone de una serie de mecanismos para modular la
actividad de sus sistemas nociceptivos para la percepción del dolor [10]. Sin
embargo, en caso de presenciar dolor usualmente se hace uso de analgésicos y
otro tipo de terapias. A continuación se mencionan algunas de ellas:
Analgésicos no narcóticos: También llamados no opiáceos, este tipo de
analgésicos incluyen los analgésicos paraaminofenoles tales como paracetamol
(acetaminofén) y antiinflamatorios no esteroideos [25]. Debido a sus propiedades
analgésicas, antiinflamatorias y antipiréticas son utilizados para tratar el dolor agudo
o persistente de leve a moderado, la fiebre y la inflamación. Son de venta libre, se
administran por vía oral y no producen dependencia [26].
Analgésicos narcóticos: También conocidos como opiáceos, estos fármacos
son los más eficaces y ampliamente usados para el tratamiento de dolor. Actúan a
través de receptores acoplados a una proteína G. El analgésico narcótico exógeno
más ampliamente usado es la morfina. Este tipo de analgésicos pueden producen
dependencia y abstinencia. Sus usos típicos incluyen el tratamiento de dolores
agudos intraoperatorios, posoperatorios, postraumáticos y dolor crónico
relacionado al tratamiento de enfermedades como el cáncer. Su administración
puede ser oral, intravenosa, subcutánea, intratecal, epidural, tópica, intraarticular y
transnasal. Por otro lado, su uso para tratar dolor neuropático y musculoesquelético
es controversial pues aunque se emplean no se sabe exactamente cómo funcionan
[27].
Analgésicos concomitantes: También conocidos como coanalgésicos estos
medicamentos se caracterizan por ser desarrollados originalmente para tratar
trastornos distintos al dolor, pero contienen propiedades que lo alivian. Entre ellos
se encuentran algunos antidepresivos, anticonvulsivos, corticosteroides,
ansiolíticos, bifosfonatos, estimulantes y anfetaminas [28].
Bloqueo de nervios: Este tipo de técnicas son utilizadas cuando el dolor
persiste o empeora a pesar de ser tratado con analgésicos. Una de las opciones es
inyectar anestesia local dentro, alrededor de un nervio o en el espacio que rodea la
medula espinal. El bloqueo puede durar varios meses seguidos y puede inyectarse
alcohol o fenol para lograr un alivio más prolongado. Otra opción es inyectar un
analgésico opiáceo directamente en el líquido cefalorraquídeo o en el espacio
epidural a la altura de la medula. Y finalmente, si los métodos anteriores no
producen alivio, se puede practicar una cirugía en la que se cortan algunos nervios
cercanos a la medula espinal y así eliminar toda sensación de dolor y presión [29].
Neuroestimulación: Es la transmisión de señales eléctricas suaves a la
columna vertebral a través de uno o más electrodos colocados en el espacio
epidural. Se realiza por medio de un neuroestimulador el cual es implantado
quirúrgicamente. Este tipo de terapia proporciona alivio modulando las señales del
dolor antes de lleguen al cerebro y produce una sensación de hormigueo en el área
a la que esté dirigida la estimulación. No genera cambios permanentes en la medula
espinal ni en los nervios, es reversible y se puede ajustar para proporcionar
diferentes niveles de estimulación. Además, las personas que tienen éxito con esta
terapia reducen la necesidad de utilizar medicamentos orales y los efectos
secundarios que producen los mismos [30]. Incluso experimentan al menos un 50%
de alivio del dolor [31]. Esta terapia ha demostrado eficacia en condiciones como el
síndrome de dolor regional complejo, ciática, síndrome de cirugía lumbar fallida,
radiculitis, dolor de miembro isquémico y neuropatía periférica [32]. Entre los efectos
secundarios más comunes se encuentran: falta de estimulación causada por el
movimiento de los electrodos, estimulación intermitente, estimulación en una zona
no deseada y dolor en el lugar del implante [30].
DBS: Es una técnica que modula la actividad neural con campos eléctricos.
Tiene múltiples ventajas entre las que destacan que produce una lesión mínima
durante la colocación del electrodo, es reversible, se pueden modificar los
parámetros de estimulación para obtener mejores resultados y, en los casos de
implantes crónicos, se puede apagar el generador de impulsos para evaluar al
paciente sin estimulación [3]. Entre los posibles efectos secundarios se encuentran
el empeoramiento temporal de los síntomas, parestesia, disartria, disfasia, visión
doble, vértigo, paresia, corea o distonía, hipoestesia y sensación de sacudida [33].
Utilidad de la DBS en el tratamiento de enfermedades:
Aunque se desconocen muchas cosas sobre su funcionamiento, como la
distribución de voltaje generada en el cerebro por los electrodos estimuladores, la
DBS ha sido de empleada con éxito desde la década de 1950 para aliviar el dolor
de varias etiologías incluyendo el dolor post accidente cerebrovascular, dolor de
miembro de fantasma, dolor facial y avulsión del plexo braquial [7]. Además ha sido
empleada como tratamiento de numerosas enfermedades [4]. A continuación se
hace una muy breve revisión de algunas de las enfermedades más comúnmente
tratadas con DBS.
Parkinson: En este grupo de desórdenes neurológicos causado por un déficit
de dopamina en la sustancia nigra, la estimulación del núcleo subtalámico, así como
de otras estructuras subcorticales, ha dado buenos resultados siendo utilizada como
tratamiento de esta enfermedad. El procedimiento de estimulación en humanos
consiste en la implantación de un electrodo en alguno de los núcleos involucrados
en el control del movimiento (tálamo, núcleo subtalámico o globo pálido interno),
conectado con una unidad de marcapaso que transmite una corriente eléctrica
producida en un generador ubicado en la región subclavicular. El procedimiento se
realiza con la ayuda de un sistema de localización estereotáxica, el cual por medio
de cálculos logra ubicar el punto exacto donde se desea implantar el electrodo [4].
Epilepsia: Este es un trastorno neurológico que afecta aproximadamente a
50 millones de personas en el mundo [34], de las cuales 15 millones (30 %) tienen
un control inadecuado de las convulsiones al ser tratados sólo con medicamentos
[35]. La estimulación crónica bilateral del núcleo centromediano del tálamo ha
demostrado eficacia en la disminución de la cantidad de convulsiones e incluso se
asocia una mejoría en el rendimiento psicológico [6]. En el caso de esta enfermedad,
la estimulación puede aplicarse directamente a un foco epiléptico o a lo largo de una
vía de conducción. El beneficio más grande de utilizar DBS para inhibir los ataques
de epilepsia es que a diferencia de la cirugía de ablación, es menos invasiva,
reversible y modificable [35].
Depresión: La depresión clínica es un trastorno del estado anímico en el cual
los sentimientos de tristeza, pérdida, ira o frustración interfieren con la vida diaria
[36]. Afecta aproximadamente 121 millones de personas en todo el mundo. Es la
patología psiquiátrica más frecuente y responsable de suicidio en un 10-15% de los
pacientes en los que la enfermedad es resistente al tratamiento. Dado que está
causada por la disfunción de un sistema cerebral complejo, integrado por áreas
corticales, subcorticales y límbicas y no por un fallo en un núcleo único varias
estructuras han sido empleadas como objetivo en DBS. Se han obtenido buenos
resultados con la estimulación de la circunvolución de cíngulo, el estriado ventral y
núcleo accumbens [5].
Obesidad: Incluso en esta enfermedad la DBS ha demostrado tener
efectividad. En un estudio piloto, Whiting et al. Realizaron DBS de alta frecuencia
en el área hipotalámica lateral por 4 días en 3 pacientes con obesidad mórbida en
los que la cirugía de bypass gástrico no había sido eficiente. Dos de 3 individuos
presentaron aumento de la tasa metabólica durante el tratamiento y los 3 reportaron
sentir menos “urgencia” de comer, así como el aumento de los niveles de energía
durante la estimulación. Los seguimientos del estudio 16 meses después reportaron
pérdida de peso moderada en los tres pacientes [37].
Temblor: Este es el desorden del movimiento más común caracterizado por
la contracción muscular involuntaria y rítmica de uno o más segmentos del cuerpo.
El temblor esencial (ET por sus siglas en inglés) tiene una prevalencia estimada en
más del 4.6% en personas mayores a 65 años. Más del 50% de los pacientes tienen
un control ineficiente de su enfermedad con el uso de los medicamentos
convencionales. Un método alternativo para el manejo de la enfermedad es la DBS
del núcleo ventral intermedio del tálamo, la cual ha demostrado tener excelentes
resultados con aceptables efectos secundarios [38].
Distonía: Es un desorden del movimiento que se caracteriza por la
combinación de posturas sostenidas involuntarias y movimientos rápidos que
pueden ocurrir aislados o combinados con otros síntomas neurológicos. La DBS de
la parte interna del glóbulo pálido ha demostrado eficiencia en el control de los
síntomas de distonía generalizada, segmentada y focal, sin embargo hay poca
evidencia de que funcione también en distonía no aislada y se asocian efectos
secundarios como lentitud en movimientos finos y dificultades en el habla [38].
Trastorno obsesivo-compulsivo: OCD (por sus siglas en inglés) este trastorno
se caracteriza por la presencia de obsesiones y compulsiones. Las obsesiones se
entienden como pensamientos, imágenes o impulsos indeseados que el sujeto
reconoce como propios, a pesar de tener un contenido perturbador.
Frecuentemente son ideas de infligirse daño producírselo a terceros. Por otro lado,
las compulsiones se definen como conductas o actos mentales repetitivos que se
llevan a cabo en un intento de reducir la ansiedad generada por las obsesiones [39].
El OCD tiene una prevalencia mundial cercana al 2%, con una tasa de intento de
suicidio de 10-27% entre los afectados a lo largo de toda su vida. Se cree que es
causado por una anormalidad en las vías cortico-estriado-tálamo-corticales que
intervienen en el flujo de información desde áreas motivacionales hacia áreas
cognitivas y motoras y que tiene origen en el núcleo caudado. Aproximadamente, el
10-40% de los pacientes con OCD son refractarios o no tienen una respuesta
suficiente al mejor tratamiento médico disponible. Por esto se han probado y
utilizado diferentes blancos para la DBS en el tratamiento del OCD: brazo anterior
de la capsula interna, núcleo accumbens, núcleo subtalámico y pedúnculo talámico
inferior, con los cuales se ha logrado una mejoría considerable de los síntomas del
trastorno [3].
Síndrome de Tourette: Este síndrome se caracteriza por la presencia de tics
simples, complejos o vocales usualmente asociados a síntomas
obsesivo-compulsivos y a déficit de atención con hiperactividad. Tiene una
prevalencia mundial de 4-5 casos cada 10000 personas y una edad de inicio de
7-10 años en promedio. Los tics pueden llegar a ser refractarios a los tratamientos
conservadores y en estos casos, cuando interfieren con las actividades de la vida
diaria o cuando se encuentran asociados a una conducta de auto-agresividad, debe
plantearse la posibilidad del tratamiento quirúrgico para DBS. Se han utilizado
diferentes blancos para el tratamiento del síndrome Tourette, entre ellos el complejo
centromediano-parafascicular del tálamo, sustancia periventricular, núcleo ventral
oral interno, núcleo accumbens, globo pálido interno y núcleo subtalámico. En todos
ellos se ha notado una mejoría considerable [3].
Agresión: La agresión es un componente normal del comportamiento de los
mamíferos. Existen dos tipos principales: la predatoria, que está relacionada con la
búsqueda de alimento y la defensiva, que surge frente a una amenaza. Sin
embargo, en humanos, las normas sociales establecen los límites apropiados de la
agresividad. Hay muchas estructuras involucradas con la fisiopatología de las
conductas agresivas, entre ellas: corteza cerebral, amígdala, tálamo, la sustancia
gris periacueductal y especialmente el hipotálamo. Este último no como un centro
de la agresividad sino como un centro que controla las respuestas adecuadas a
cada situación al relacionar sus múltiples aferencias periféricas y centrales con el
estado biológico y el contexto. Actualmente, la cirugía para tratar a pacientes con
comportamiento agresivo estaría reservada para aquellos con agresividad crónica
o progresiva refractaria al tratamiento médico, retraso mental e incapacidad social
y ocupacional. Existen algunos casos publicados en la literatura en los cuales la
DBS del hipotálamo posteromedial fue efectiva en el tratamiento de pacientes con
cuadros graves de agresividad y violencia hacia ellos mismos o hacia terceros [3].
Habénula:
La Hb es una estructura filogenéticamente antigua situada en la porción dorsomedial
del tálamo. Está rostral a la comisura posterior y en estrecha asociación con la
glándula pineal. Es un componente del diéncefalo que media conexiones reciprocas
con el cerebro anterior y el tronco cerebral. La habénula tiene dos subdivisiones –
lateral (LHb) y medial (MHb) – las cuales cuentan con características neuroquímicas
y conexiones diferentes [8] pero en conjunto, aunque con un mayor aporte de la
LHb, el complejo habenular parece actuar como punto de convergencia donde se
reciben estímulos externos, se evalúan y se reorientan para generar la respuesta
de conducta adecuada ante estímulos de dolor [9]. A continuación se realiza una
breve explicación de las aferencias y eferencias de esta estructura las cuales le
permiten tener dicho rol en el procesamiento del dolor.
Habénula medial:
Consiste en varias subregiones que contienen neuronas glutamatérgicas, algunas
de ellas también sintetizan acetilcolina, sustancia p, melatonina e interleukinas-18.
La MHb recibe sus inputs más importantes de la región septal, especialmente del
septum medial y de los núcleos adyacentes de la banda diagonal de Broca. Ambas
regiones le proveen inputs colinérgicos, gabaérgicos y en menor medida inputs
glutamatérgicos. De hecho, la MHb contiene una de las más grandes
concentraciones de receptores GABA del cerebro, produciendo que esta estructura
esté fuertemente regulada por inputs inhibitorios. También recibe inputs
dopaminérgicos del área tegmental ventral (VTA) y noradrenérgicos del locus
cerúleos [8].
Los axones de las neuronas de la MHb pasan a través de la región interna del
fascículo retroflexo para terminar en el núcleo interpeduncular (IPN), localizado en
la línea media del mesencéfalo. Los axones Hb-IPN pueden liberar tanto glutamato
como acetilcolina. Los objetivos principales del IPN son los núcleos de rafé del
cerebro medio y de la región tegmental dorsal, incluyendo el núcleo tegmental
laterodorsal colinérgico. El IPN también provee proyecciones de retroalimentación
a los núcleos que se dirigen a la MHb, incluyendo el núcleo septal lateral y la banda
diagonal. Tanto la MHb, la región setal como el IPN expresan receptores opioides
µ, receptores nicotínicos y de acetilcolina, lo que sugiere un papel importante de la
vía septum MHb-IPN en el mecanismo de modulación de dolor y adicción a las
drogas [8].
Habénula lateral:
La LHb tiene a su vez dos subdivisiones, lateral y medial. Todas sus neuronas son
glutamatérgicas pero difieren en su expresión relativa de sus receptores de
dopamina y serotonina. La LHb recibe aferencias principalmente de la corteza
prefrontal, los ganglios basales, el área pre óptica, el hipotálamo e inputs
monoaminérgicos del tronco cerebral. Las entradas corticales principales son la
ínsula anterior, el córtex del cíngulo anterior y la corteza ventral frontopolar. La
entrada de los ganglios basales se dirige principalmente a la porción lateral de la
LHb y se origina en el glóbulo pálido (GP). Una subregión de neuronas
glutamatérgicas localizada en el borde entre la región interna y externa del GP
provee inputs excitatorios a la LHb; esta región además recibe inputs inhibitorios del
GP ventral. En contraste, las áreas límbicas como el área pre óptica, el hipotálamo
y la banda diagonal de Broca llegan principalmente a la porción medial de la LHb.
El núcleo supraquiasmático provee inputs gaba/vasopresinérgicos a la LHb. Esta
estructura recibe además inervación dopaminérgica del VTA, serotoninérgica de la
parte medial del núcleo de rafé y noradrinérgica del locus cerúleos [8].
Los axones eferentes de la LHb ocupan la porción externa del fascículo retroflexo y
tienen como objetivo una gran área del tronco cerebral. Un objetivo importante es el
núcleo tegmental rostromediano (RMTg), el cual recibe inputs excitatorios
principalmente de la porción lateral de la LHb y contiene neuronas gabaérgicas que
envían inputs inhibitorios a la sustancia nigra pars compacta (SNc), el VTA y núcleo
de rafé dorsal. La porción lateral de la LHb también envía proyecciones directas al
SNc/VTA y llega a las neuronas dopaminérgicas y gabaérgicas locales. Por otro
lado, la porción medial de la LHb tiene como objetivo las neuronas serotoninérgicas
del núcleo de rafé medial y dorsal. Otros objetivos de la LHb incluyen el área pre
óptica, el área hipotalámica lateral, septum, varios núcleos talámicos y los colículos
superiores [8].
Funciones de la habénula:
Como resultado de sus numerosas conexiones, la Hb ha sido implicada en una
amplia gama de comportamientos incluyendo el olfato, la ingestión, el
apareamiento, funciones endocrinas, recompensa, adicción y dolor [9]. La LHb en
particular ha destacado por su intervención en varias respuestas fisiológicas y
patológicas como la recompensa, estrés y desordenes clínicos como depresión,
esquizofrenia y adicción [40]. Adicionalmente procesa la información negativa del
estado emocional incluyendo la decepción, castigo y dolor e inhibe las neuronas
SNC/ VTA que participan en el aprendizaje y la motivación [8] lo que le otorga un
importante rol en la conducta.
LHb y dolor, correlaciones pre clínicas y clínicas:
La LHb es más sensible a los efectos inhibitorios del receptor opioide µ al
presentarse un estímulo nociceptivo [9], lo que le otorga un rol más significativo en
el procesamiento del dolor. Esto ha sido evidenciado a través del aumento de
expresión de la actividad inducida del gen c-fos, grabaciones electrofisiológicas y
de imagen funcional en modelos experimentales de dolor neuropático [8]. Por
ejemplo, usando c-fos como marcadores de actividad neuronal, se ha podido ver
aumentos en las tinturas neuronales en la Hb al realizar experimentos de dolor y
específicamente en estudios de electrofisiología y electroestimulación se ha
evidenciado que las neuronas de la LHb responden a estímulos nocivos que pueden
ser excitatorios o inhibitorios según la intensidad del mismo [9]. Se ha comprobado
además que tanto la estimulación eléctrica como la administración opioides en la
Hb inducen analgesia [8]. Por ejemplo, datos preclínicos han evaluado los efectos
de los analgésicos sobre la función de la Hb y se comprobó que las inyecciones de
morfina en esta estructura resultan en analgesia dado justamente los altos niveles
de receptores de opioides [9].
Algunos estudios sugieren incluso el acoplamiento selectivo de la LHb en el
procesamiento de los componentes emocional y cognitivo de un estímulo doloroso.
También se ha podido evidenciar que la excitación de la LHb inducida por la
estimulación nociceptiva periférica es responsable de la inhibición de neuronas
dopaminérgicas las cuales se observan en dolor crónico [8]. Por otro lado, se conoce
que las aferencias nociceptivas alcanzan la Hb vía hipotálamo lateral y se ha
comprobado que la estimulación de la Hb modula significativamente la actividad
nociva evocada por esta estructura [9]. A través de entradas en paralelo a la RMTg
y IPN, el complejo habenular puede regular la actividad de la red de control del dolor
endógeno, incluyendo la sustancia gris periacueductal. Adicionalmente se ha
evidenciado que la Hb puede modular áreas involucradas en el procesamiento del
dolor y las señales aversivas, como la amígdala, la corteza medial prefrontal y la
corteza del cíngulo dorsal anterior. Aunque los mecanismos por medio de los cuales
de LHb modula en dolor no están completamente definidos [8].
En un modelo de compresión del ganglio de la raíz dorsal (dolor crónico) se pudo
evidenciar un aumento transitorio de la forma de la Hb [41]. Por otro lado, en un
estudio en el cual se indujo dolor relacionado con diabetes por medio de
estreptozotocina en ratas se observó la actividad funcional y se pudo apreciar que
la activación de la Hb se redujo en respuesta al dolor provocado por los estímulos
nocivos en comparación con ratas de control [42]. Y en cuanto a las correlaciones
clínicas se ha evidenciado que los estímulos de dolor bilaterales provocan la
activación de la Hb y de sus conexiones con la sustancia gris periacueductal y el
putamen [8]. Un estudio realizado en pacientes pediátricos con síndrome de dolor
regional complejo mostró una reducción en el estado de reposo de la conectividad
funcional de la Hb con el córtex del cíngulo medial, corteza prefrontal dorsolateral,
corteza motora suplementaria, corteza motora primaria y corteza pre motora [43].
Esto demuestra que tanto en experimentos realizados en animales, como en
humanos la Hb puede participar en circuitos implicados en la percepción y la
modulación del dolor, así como en respuestas del comportamiento asociadas al
mismo.
METODOLOGÍA
Animales:
Se utilizarán 40 ratas Wistar macho provenientes de una colonia exocriada del
Charles River Institute y mantenidas en el laboratorio de Neurociencia y
Comportamiento de la Universidad de los Andes. Los animales tendrán 60 días de
edad con un peso entre 300 - 325 gm en el momento de inicio de los experimentos.
Serán mantenidos en cajas hogar (50 x 45 x 31 cm), en grupos de cuatro por caja,
con un ciclo luz-oscuridad 12:12h (luz encendida a las 15:00 h) y una temperatura
de 24°C, con libre acceso a agua y comida, atenuación de los sonidos externos y
humedad relativa controlada a 57%. Todos los animales serán manipulados por diez
minutos al día desde el momento del inicio de los experimentos, con el fin de
familiarizarlos con el experimentador y los procesos experimentales.
Aparatos:
Caja de observación comportamental: Para realizar la observación comportamental
durante el proceso de estimulación las ratas son colocadas individualmente en cajas
transparentes con viruta, las cuales no son su caja hogar
Estimulador: Se emplea el estimulador de pulsos cuadrados con doble salida S88X,
el cual puede ser empleado en procedimientos de estimulación de nervios y
músculos. El S88X tiene cuatro parámetros de control de las dos salidas
independientes y adicionalmente permite realizar pulsos sencillos, repetitivos,
dobles, bifásicos, monofásicos, pares de pulsos diferentes y trenes de pulsos.
Drogas:
Carragenina: Se disolverá en solución salina estéril al 0.9%. Un volumen total de
100 µl será aplicado en la pata posterior según protocolo descrito más adelante
Cirugía:
Para la cirugía de implante de electrodo en la Hb los animales recibirán inyecciones
de acepromacina (43mg/Kg) y atropina (43mg/Kg) vía intraperitoneal con 5 minutos
de diferencia entre sí. Transcurridos 10 minutos serán sedados con pentobarbital
sódico (55mg/Kg) administrado vía intraperitoneal también. Tan pronto el animal
haya perdido reflejos medulares, será montado en un dispositivo de cirugía
estereotáxica. Seguidamente se expondrá el cráneo y se realizará una perforación
unilateral al lado derecho del animal en el lugar por el cual será implantado el
electrodo de estimulación. El electrodo será colocado en las siguientes
coordenadas: Bregma AP: −3.60mm, ML: 0.7mm y DV: 5.0mm; de acuerdo atlas de
Paxinos y Watson [44]. El electrodo será implantado en un ángulo de 20° para evitar
el seno sagital superior. El electrodo será fijado al cráneo por medio dos tornillos de
anclaje y acrílico dental. Terminado el procedimiento los animales serán asignados
de forma aleatoria a uno de los cinco grupos: baja intensidad y baja frecuencia
(BiBf), alta intensidad y baja frecuencia (AiBf), baja intensidad y alta frecuencia
(BiAf), alta intensidad y alta frecuencia (AiAf) y control. Posteriormente serán
llevados nuevamente a sus cajas hogar donde permanecerán cinco días en
recuperación.
Procedimiento:
Test de carragenina: La aplicación del protocolo de carragenina se llevará a cabo
de acuerdo al procedimiento descrito por K. Fercho, E.L. Manning, W. Maixner y
C.P. Schmitt [22]. Los sujetos experimentales recibirán una única inyección
intraplantar de 100 µl de carragenina al 3.5% en solución salina al 0.9% en una de
las patas traseras utilizando una jeringa de 1cc y una aguja calibre 21.
Estimulación eléctrica: Inmediatamente después de la inyección, cada sujeto será
estimulado eléctricamente por 15 minutos de acuerdo a la siguiente tabla:
Tabla I: Rangos de estimulación
INTENSIDAD
BAJA ALTA
[10µA - 40µA] [230µA - 250µA]
FRECUENCIA
BAJA BiBf AiBf
[80Hz - 100Hz]
ALTA BiAf AiAf
[350Hz - 380Hz]
El grupo control no recibirá estimulación pero si será conectado al estimulador y
generador de corriente por el mismo tiempo que los demás animales. Todos los
animales serán grabados 5 minutos antes, durante todo el procedimiento de
estimulación y 5 minutos después.
Terminación:
Una vez finalizado el protocolo experimental los animales serán anestesiados con
ketamina/xilacina (90 mg/kg + 10 mg/kg) y perfundidos vía intracardiaca con 300 ml
de solución salina, seguida por 300 ml de paraformaldehido al 4%. Los cerebros
serán extraídos y procesados para su estudio histológico posterior con el fin de
verificar la precisión de llegada del electrodo. Se seccionarán los cerebros de todos
los animales en cortes coronales a un grosor de 30 µm mediante un vibrátomo. Los
cortes serán montados en láminas y se dejarán secar hasta el día siguiente,
posteriormente se procederá verificación de coordenadas de entrada, mediante la
coloración de Nissl por violeta de cresil.
RESULTADOS
A continuación se presentan los resultados preliminares del experimento. El proceso
de corte de los cerebros para verificar si el blanco al que llegó el electrodo es
efectivamente la Hb se ha realizado para el 75% de los animales obteniendo menos
del 10% de los electrodos fuera del área objetivo. Se espera por tanto que estos
resultados difieran levemente de los resultados definitivos.
Para evidenciar los resultados del experimento se contabilizó el tiempo que cada
animal realizó los siguientes 6 comportamientos:
Pararse en dos patas (D): Apoyado sobre alguna pared de la caja de
observación comportamental sin apoyo
Realizar grooming (G): Acicalamiento de cualquier parte del cuerpo
Lamerse la pata en la que se había aplicado la inyección de carragenina (L)
Realizar exploración normal en caja de observación comportamental (N)
Permanecer quieto o solo moviendo suevamente la cabeza (Q)
Recoger la pata en la que se había aplicado la inyección (R)
Si el animal se lamió o recogió la pata y al tiempo realizó otro comportamiento de la
lista, se registró el comportamiento como lamer o recoger la pata ya que estos son
los indicadores de dolor más representativos. Este ejercicio se realizó para los 15
minutos de estimulación y para los 5 minutos posteriores. En ambos casos se
calculó el porcentaje del tiempo que cada animal empleó en dichos
comportamientos. A continuación se presentan las gráficas del porcentaje de tiempo
empleado por cada grupo de experimentación durante y post estimulación en cada
uno de los comportamientos evaluados
Fig. 1 Porcentaje de tiempo en dos patas durante y post estimulación
Fig. 2 Porcentaje de tiempo realizando grooming durante y post estimulación
11,56
28,56
17,56
22,5618,86
1,89
29,33
18,1919,73
14,29
BiBf AiBf BiAf AiAf Control
Porcentaje de tiempo en dos patas durante y post estimulación
Estimulación Post estimulación
4,13
7,69
2,41
5,164,414,00 4,00 4,10
8,80
5,52
BiBf AiBf BiAf AiAf Control
Porcentaje de tiempo realizando grooming durante y post estimulación
Estimulación Post estimulación
Fig. 3 Porcentaje de tiempo lamiéndose la pata durante y post estimulación
Fig. 4 Porcentaje de tiempo realizando exploración normal durante y post estimulación
5,42
0,94
2,412,09
1,33
2,33
0,50 0,38
3,87
1,62
BiBf AiBf BiAf AiAf Control
Porcentaje de tiempo lamiéndose la pata durante y post estimulación
Estimulación Post estimulación
30,98
54,89
41,6545,98 44,29
22,56
54,33
40,8637,33
49,05
BiBf AiBf BiAf AiAf Control
Porcentaje de tiempo realizando exploraciónnormal durante y post estimulación
Estimulación Post estimulación
Fig. 5 Porcentaje de tiempo realizando quieto durante y post estimulación
Fig. 6 Porcentaje de tiempo con la pata recogida quieto durante y post estimulación
Posteriormente se realizó una prueba de Shapiro-Wilk con el fin comprobar
normalidad en cada grupo de experimentación para cada uno de los
comportamientos evaluados. Este procedimiento se realizó para los datos obtenidos
durante y post estimulación. Para estas pruebas se tomó un valor de significancia
alfa de 0.05
Hipótesis prueba de Shapiro-Wilk:
37,38
12,9617,46 19,96
24,86
68,78
11,33
29,71 29,47 29,52
BiBf AiBf BiAf AiAf Control
Porcentaje de tiempo quieto durante y post estimulación
Estimulación Post estimulación
10,53
1,06
18,51
7,17 6,25
0,44 0,50
6,76
0,80 0,00
BiBf AiBf BiAf AiAf Control
Porcentaje de tiempo con la pata recogida durante y post estimulación
Estimulación Post estimulación
𝐻0: 𝐿𝑜𝑠 𝑑𝑎𝑡𝑜𝑠 𝑠𝑖𝑔𝑢𝑒𝑛 𝑢𝑛𝑎 𝑑𝑖𝑠𝑡𝑟𝑖𝑏𝑢𝑐𝑖ó𝑛 𝑛𝑜𝑟𝑚𝑎𝑙
𝐻1: 𝐿𝑜𝑠 𝑑𝑎𝑡𝑜𝑠 𝑛𝑜 𝑠𝑖𝑔𝑢𝑒𝑛 𝑢𝑛𝑎 𝑑𝑖𝑠𝑡𝑟𝑖𝑏𝑢𝑐𝑖ó𝑛 𝑛𝑜𝑟𝑚𝑎𝑙
A continuación se enseñan los valores p obtenidos por medio de las pruebas de
Shapiro-Wilk para los datos durante y post estimulación. Los datos resaltados son
menores al alfa establecido de 0.05, por lo tanto se rechaza la hipótesis nula y se
concluye que el grupo al que pertenecen no sigue una distribución normal
Tabla II: Valores p obtenidos a partir de las pruebas de
Shapiro-Wilk para los datos durante la estimulación
Comportamiento
Grupo D G L N Q R
BiBf 0.569 0.666 0.118 0.894 0.341 0.937
AiBf 0.084 0.485 0.015 0.975 0.394 0.550
BiAf 0.459 0.023 0.024 0.130 0.061 0.039
AiAf 0.697 0.228 0.822 0.422 0.808 0.024
Control 0.607 0.810 0.005 0.029 0.360 0.042
Tabla III: Valores p obtenidos a partir de las pruebas de
Shapiro-Wilk para los datos post estimulación
Comportamiento
Grupo D G L N Q R
BiBf 0.000 0.001 0.006 0.037 0.256 0.000
AiBf 0.952 0.099 0.006 1.000 0.018 0.389
BiAf 0.366 0.054 0.000 0.224 0.009 0.001
AiAf 0.284 0.123 0.822 0.257 0.414 0.007
Control 0.388 0.020 0.040 0.165 0.383 0.007
Para todos los comportamientos evaluados se realizó una prueba ANOVA de una
vía para comparar las medias de los grupos. Adicionalmente, para los
comportamientos en los cuales por lo menos un grupo no presentaba normalidad
según la prueba de Shapiro-Wilk se realizó una prueba Kruskal-Wallis que es la
versión no paramétrica de ANOVA. Ya que no se observaron diferencias grandes
entre los resultados obtenidos por medio de las dos pruebas, se decide ignorar el
supuesto de normalidad y enseñar los resultados obtenidos por medio de ANOVA.
Este procedimiento se realizó para los datos obtenidos durante y post estimulación.
Para estas pruebas se tomó un valor de significancia alfa de 0.05
Hipótesis ANOVA para cada uno de los comportamientos observados:
𝐻0: 𝑇𝑜𝑑𝑎𝑠 𝑙𝑎𝑠 𝑚𝑒𝑑𝑖𝑎𝑠 𝑑𝑒 𝑙𝑜𝑠 𝑔𝑟𝑢𝑝𝑜𝑠 𝑠𝑜𝑛 𝑖𝑔𝑢𝑎𝑙𝑒𝑠
𝐻1: 𝑃𝑜𝑟 𝑙𝑜 𝑚𝑒𝑛𝑜𝑠 𝑢𝑛𝑎 𝑑𝑒 𝑙𝑎𝑠 𝑚𝑒𝑑𝑖𝑎𝑠 𝑒𝑠 𝑑𝑖𝑓𝑒𝑟𝑒𝑛𝑡𝑒
Para los comportamientos en los cuales se obtuvo un valor p menor al alfa, se
rechaza la hipótesis nula y se concluye que por lo menos una de las medias es
diferente así que se procedió a realizar comparaciones entre cada par de medias
empleando la prueba Tukey, en ella las diferencias significativas entre grupos se
encuentran en las comparaciones con valor p menor al alfa.
A continuación se muestran los resultados obtenidos para las pruebas ANOVA y
Tukey resaltando los valores p menores al alfa
Tabla IV: ANOVA de una vía para los datos obtenidos durante
la estimulación
Comportamiento
D G L N Q R
F[4,28] 1.308 1.874 3.368 2.475 1.526 2.597
P 0.291 0.143 0.023 0.067 0.222 0.057
Tabla V: Valor p resultado de prueba Tukey para los datos
durante la estimulación
Comportamiento
D G L N Q R
Control - AiBf 0.998 0.882
AiAf - AiBf 0.919 0.841
BiAf - AiBf 0.804 0.037
BiBf - AiBf 0.024 0.515
AiAf - Control 0.976 1.000
BiAf - Control 0.904 0.176
BiBf - Control 0.028 0.938
BiAf - AiAf 0.999 0.303
BiBf - AiAf 0.142 0.979
BiBf - BiAf 0.188 0.639
Comportamiento L: Se evidencia diferencia significativa entre los grupos BiBf y AiBf
donde se observa que los animales del grupo AiBf lamen su pata por menos tiempo.
También se observa diferencia significativa entre los grupos BiBf y Control donde
se observa que los animales del grupo Control lamen su pata por menos tiempo.
Comportamiento R: Se evidencia diferencia significativa entre los grupos BiAf y AiBf
donde se observa que los animales del grupo AiBf recogen su pata por menos
tiempo.
Tabla VI: ANOVA de una vía para los datos obtenidos post
estimulación
Comportamiento
D G L N Q R
F [4,28] 3.050 0.541 2.266 2.317 2.941 1.908
P 0.033 0.707 0.087 0.082 0.038 0.137
Tabla VII: Valor p resultado de prueba Tukey para los datos
post estimulación
Comportamiento
D G L N Q R
Control - AiBf 0.297 0.797
AiAf - AiBf 0.758 0.835
BiAf - AiBf 0.614 0.808
BiBf - AiBf 0.016 0.021
AiAf - Control 0.950 1.000
BiAf - Control 0.982 1.000
BiBf - Control 0.486 0.143
BiAf - AiAf 1.000 1.000
BiBf - AiAf 0.206 0.190
BiBf - BiAf 0.251 0.167
Comportamiento D: Se evidencia diferencia significativa entre los grupos BiBf y AiBf
donde se observa que los animales del grupo AiBf están en dos patas más tiempo.
Comportamiento Q: Se evidencia diferencia significativa entre los grupos BiBf y AiBf
donde se observa que los animales del grupo BiBf están quietos más tiempo
Adicionalmente, ya que se observaron diferencias significativas entre las medias de
los grupos para algunos de los comportamientos observados, se decide realizar un
ANOVA multifactorial para analizar la influencia que tienen la intensidad, la
frecuencia y la interacción de estos dos factores en los comportamientos. Este
procedimiento se realizó para los datos obtenidos durante y post estimulación. Para
estas pruebas se tomó un valor de significancia alfa de 0.05
Hipótesis ANOVA multifactorial para cada uno de los comportamientos observados:
𝐻01: 𝐿𝑎𝑠 𝑚𝑒𝑑𝑖𝑎𝑠 𝑒𝑛𝑡𝑟𝑒 𝑙𝑜𝑠 𝑛𝑖𝑣𝑙𝑒𝑠 𝑑𝑒 𝑖𝑛𝑡𝑒𝑛𝑠𝑖𝑑𝑎𝑑 𝑠𝑜𝑛 𝑖𝑔𝑢𝑎𝑙𝑒𝑠
𝐻11: 𝐿𝑎𝑠 𝑚𝑒𝑑𝑖𝑎𝑠 𝑒𝑛𝑡𝑟𝑒 𝑙𝑜𝑠 𝑛𝑖𝑣𝑙𝑒𝑠 𝑑𝑒 𝑖𝑛𝑡𝑒𝑛𝑠𝑖𝑑𝑎𝑑 𝑠𝑜𝑛 𝑑𝑖𝑓𝑒𝑟𝑒𝑛𝑡𝑒𝑠
𝐻02: 𝐿𝑎𝑠 𝑚𝑒𝑑𝑖𝑎𝑠 𝑒𝑛𝑡𝑟𝑒 𝑙𝑜𝑠 𝑛𝑖𝑣𝑙𝑒𝑠 𝑑𝑒 𝑓𝑟𝑒𝑐𝑢𝑒𝑛𝑐𝑖𝑎 𝑠𝑜𝑛 𝑖𝑔𝑢𝑎𝑙𝑒𝑠
𝐻12: 𝐿𝑎𝑠 𝑚𝑒𝑑𝑖𝑎𝑠 𝑒𝑛𝑡𝑟𝑒 𝑙𝑜𝑠 𝑛𝑖𝑣𝑙𝑒𝑠 𝑑𝑒 𝑓𝑟𝑒𝑐𝑢𝑒𝑛𝑐𝑖𝑎𝑠𝑜𝑛 𝑑𝑖𝑓𝑒𝑟𝑒𝑛𝑡𝑒𝑠
𝐻03: 𝑁𝑜 ℎ𝑎𝑦 𝑖𝑛𝑡𝑒𝑟𝑎𝑐𝑐𝑖ó𝑛 𝑒𝑛𝑡𝑟𝑒 𝑙𝑎 𝑖𝑛𝑡𝑒𝑛𝑠𝑖𝑑𝑎𝑑 𝑦 𝑙𝑎 𝑓𝑟𝑒𝑐𝑢𝑒𝑛𝑐𝑖𝑎
𝐻13: 𝐻𝑎𝑦 𝑖𝑛𝑡𝑒𝑟𝑎𝑐𝑐𝑖ó𝑛 𝑒𝑛𝑡𝑟𝑒 𝑙𝑎 𝑖𝑛𝑡𝑒𝑛𝑠𝑖𝑑𝑎𝑑 𝑦 𝑙𝑎 𝑓𝑟𝑒𝑐𝑢𝑒𝑛𝑐𝑖𝑎
A continuación se muestran los resultados obtenidos para las pruebas ANOVA
multifactorial donde se resaltan los valores p menores al alfa
Tabla VIII: ANOVA multifactorial comportamiento D
Estimulación Post
F [1,21] P F [1,21] P
Intensidad 3.792 0.065 5.579 0.028
Frecuencia 0.002 0.968 0.425 0.522
Interacción 1.174 0.291 4.853 0.039
Tabla IX: ANOVA multifactorial comportamiento G
Estimulación Post
F [1,21] P F [1,21] P
Intensidad 4.919 0.038 0.726 0.404
Frecuencia 2.118 0.160 0.732 0.402
Interacción 0.078 0.783 0.726 0.404
Tabla X: ANOVA multifactorial comportamiento L
Estimulación Post
F [1,21] P F [1,21] P
Intensidad 5.174 0.034 0.804 0.380
Frecuencia 1.009 0.327 0.366 0.552
Interacción 4.262 0.052 6.980 0.015
Tabla XI: ANOVA multifactorial comportamiento N
Estimulación Post
F [1,21] P F [1,21] P
Intensidad 6.980 0.015 2.714 0.114
Frecuencia 0.057 0.813 0.026 0.874
Interacción 3.551 0.073 4.679 0.042
Tabla XII: ANOVA multifactorial comportamiento Q
Estimulación Post
F [1,21] P F [1,21] P
Intensidad 2.273 0.1466 4.668 0.0424
Frecuencia 1.058 0.3154 0.828 0.3732
Interacción 3.948 0.0601 5.092 0.0348
Tabla XIII: ANOVA multifactorial comportamiento R
Estimulación Post
F [1,21] P F [1,21] P
Intensidad 5.879 0.024 1.619 0.217
Frecuencia 2.563 0.124 1.852 0.188
Interacción 0.044 0.836 1.431 0.245
ANÁLISIS DE RESULTADOS
Se observó que los animales del grupo BiBf lamieron la pata donde recibieron la
inyección de carragenina por más tiempo durante la estimulación en comparación
con los demás grupos y con diferencia significativa respecto al grupo AiBf. Además,
se observó que los animales del grupo BiAf recogieron la pata donde recibieron la
inyección de carragenina por más tiempo durante la estimulación en comparación
con los demás grupos y con diferencia significativa también respecto al grupo AiBf.
De hecho, el grupo BiAf fue el segundo en lamer la pata por más tiempo y el grupo
BiBf fue el segundo en recoger la pata por más tiempo durante la estimulación. Ya
que estos comportamientos son indicativos de dolor, se infiere que los grupos BiBf
y BiAf percibieron una mayor cantidad de dolor durante el test de carragenina. Sin
embargo, esta inferencia es tan solo una hipótesis puesto que no se encontraron
diferencias significativas entre estos grupos y el grupo control para dichos
comportamientos.
Adicionalmente, ambos grupos tienen en común la estimulación con baja intensidad,
parece ser entonces que la frecuencia aplicada en la Hb no tiene un papel relevante
en la modulación del dolor. En cambio, las intensidades bajas podrían no solo
generar una deficiente modulación del dolor sino incluso aumentar la sensación del
mismo. Los resultados del análisis multifactorial para ver la influencia de la
intensidad y la frecuencia en los comportamientos respaldan esta hipótesis, ya que
para ninguno de los comportamientos evaluados se observó diferencias en los
niveles de frecuencia. En cambio, para los comportamientos de lamer y recoger la
pata si se observó diferencia en la intensidad empleada y no se observó diferencia
alguna en la interacción intensidad-frecuencia.
Se evidenció también que una vez culminada la estimulación, el porcentaje de
tiempo empleado por los grupos BiBf y BiAf lamiendo y recogiendo la pata donde
recibieron la inyección disminuye y ya no se encuentran diferencias significativas
con respecto a los otros grupos. Sin embargo, se aprecian diferencias entre estos
dos grupos en el porcentaje de tiempo que permanecen quietos, donde el grupo
BiBf permanece quieto el mayor porcentaje del tiempo. Esto coincide con la
inferencia de que las intensidades bajas producen mayor sensación de dolor ya que
el comportamiento de estar quieto estuvo casi siempre acompañado con el
recogimiento de la pata.
Por otro lado, los animales del grupo AiBf lamieron y recogieron la pata por menos
tiempo que los demás grupos durante la estimulación, aunque no se encontraron
diferencias significativas con el grupo control. Se observó además, que los animales
de este mismo grupo pasaron un mayor porcentaje del tiempo en dos patas en
comparación con los demás grupos con diferencias significativas con el grupo BiBf
para el tiempo post estimulación. Se infiere por tanto que la DBS con intensidad alta
en la Hb genera sensación de analgesia. Sin embargo, para comprobar esta
hipótesis sería necesario aumentar el n del experimento y plantear otras condiciones
para saber los valores exactos de intensidad que optimizan la disminución del dolor.
Aunque el mecanismo exacto por el que la DBS produce su efecto terapéutico no
es bien conocido [45] y los parámetros óptimos varían para cada área cerebral y
sujeto [46] existen indicios de que las intensidades altas tienen efectividad y que por
el contrario a medida que disminuye la intensidad reducen tanto la efectividad que
pueda provocar como los posibles efectos secundarios [47]. Lo que respalda los
resultados obtenidos. Por otro lado, se ha encontrado que la estimulación a alta
frecuencia (>130 Hz) de estructuras ricas en cuerpos celulares produce una
respuesta de inhibición, mientras que la estimulación de estructuras en las que
predominan los haces nerviosos produce excitación [45]. Sin embargo, la
frecuencia no tuvo un rol significativo en este estudio.
Adicionalmente, estudios realizados con ratas aplicando DBS en la LHb para
encontrar los parámetros óptimos que redujeran la auto administración de sacarosa
y cocaína, en los cuales estimularon también por 15 minutos se encontraron buenos
resultados con estimulación a intensidades altas. Sin embargo, se tuvieron que
realizar varios ajustes con la frecuencia. La estimulación con 10 Hz eleva la cantidad
de auto administración y estimulación a 100 Hz no la afecta en absoluto. Se
encontró que combinaciones específicas de alta y baja frecuencia optimizaban la
reducción de administración de sacarosa y cocaína [48], [49]. Otro estudio realizado
en la LHb, esta vez para controlar la depresión, obtuvo buenos resultados con
intensidades de 80–100 μA [50].
Si bien en los estudios mencionados no se tienen el mismo objetivo de investigación,
si se aplica DBS en la misma estructura. Sus resultados sugieren que efectivamente
las intensidades altas proveen buenos resultados y que es de vital importancia
seguir realizando estudios exploratorios de DBS en la Hb para estandarizar los
parámetros de estimulación dado que las variaciones de alguno de ellos producen
resultados contrastantes. Por ejemplo, la frecuencia, en el caso de estudios de
adicción, puede provocar más auto administración de sustancias y en nuestro de
caso de dolor, variaciones en la intensidad pueden marcar la diferencia entre
sensación de analgesia e hiperalgesia.
CONCLUSIONES
Hace falta aún realizar numerosos estudios no solo en la Hb sino en demás
estructuras cerebrales para entender con precisión lo que hace funcionar a la DBS
como tratamiento de varias enfermedades y así dar más garantías de su correcto
funcionamiento en humanos. En la actualidad, los parámetros óptimos que generan
mayor control sobre la enfermedad y reducen los efectos secundarios de esta
terapia se encuentran en el trascurso de varias visitas ambulatorias para realizar
ajustes al estimulador, un proceso que puede durar incluso meses. Así que las
investigaciones en animales se vuelven imprescindibles para encontrar dichos
parámetros.
En cuando al dolor, se obtuvieron indicios sólidos del papel que cumple la Hb en la
modulación del mismo. Si bien este es un estudio exploratorio y sus resultados aún
son preliminares se observó que la intensidad tiene un papel fundamental en dicha
modulación. Aunque es menester aumentar el n de estudio y observar diferencias
significativas entre los grupos que reciben estimulación y el grupo control para
realizar una aseveración concreta. Es importante mencionar que solo se realizaron
variaciones en la intensidad y la frecuencia administrada y es posible que la
optimización de los parámetros que reduzcan el dolor este determinada por
características específicas de otro tipo de parámetros como el tipo de onda.
Adicionalmente, ya que se encontraron diferencias entre los grupos en los
comportamientos evaluados para el porcentaje de tiempo durante y post
estimulación, se puede inferir que los parámetros de DBS empleados no estaban
causando un efecto relevante culminada la estimulación. Resulta de gran interés
observar los animales por tiempos superiores post estimulación y variar el tiempo
de DBS para encontrar también cual sería el indicado en el tratamiento de dolores
agudos como el generado por el test de carragenina. Esto sería un gran paso para
luego buscar estandarizar los parámetros óptimos en un modelo animal de dolor
crónico que se asemeje con más exactitud al dolor crónico que se busca modular
en humanos.
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