Los procedimientos de estimulación cerebral no invasiva (NIBS) son hoy en día herramientas indispensables en la investigación y aplicación clínicas. Ofrecen formas innovadoras de influir de forma selectiva y atraumática en zonas específicas del cerebro por vía transcraneal (es decir, a través de la calota), sin necesidad de una intervención quirúrgica invasiva. El término abarca diversos procedimientos, cada uno de los cuales utiliza mecanismos físicos únicos, como campos magnéticos , ondas de ultrasonido focalizadas, corrientes eléctricas y ondas de choque acústicas para influir en la actividad neuronal.
¿Qué procedimientos NIBS existen?
Los métodos NIBS más conocidos incluyen procedimientos como la estimulación transcraneal (TPS), la estimulación magnética transcraneal (TMS), la estimulación magnética transcraneal repetitiva (rTMS), los ultrasonidos transcraneales focalizados (tFUS) y la estimulación transcraneal por corriente continua (tDCS).
Se diferencian, entre otras cosas, con respecto a su campo de aplicación, el protocolo de tratamiento y el mecanismo físico que utilizan para modular la actividad neuronal en el cerebro: La TMS y la rTMS se basan en campos magnéticos para estimular el cerebro, los tFUS utilizan ondas de ultrasonido focalizadas para una estimulación cerebral profunda precisa, la tDCS utiliza corrientes eléctricas para modificar la excitabilidad neuronal y la TPS, ondas de choque acústicas para llegar a las estructuras cerebrales más profundas y estimular procesos neuronales.
Estimulación transcraneal
La estimulación transcraneal (TPS) es un procedimiento que utiliza las llamadas ondas de choque (ondas de impulsos acústicos) para aplicar energía física a zonas tisulares localizadas. Mediante un aplicador acoplado al cuero cabelludo se generan ondas de impulsos que suministran de forma selectiva energía a regiones cerebrales específicas. Estas ondas tienen una zona focal en forma de elipse alargada de 3 a 6 cm y liberan energías clínicamente eficaces hasta una profundidad de penetración de 8 cm.
Las ventajas son la aplicación manual y extremadamente controlada de los impulsos en las regiones objetivo y el protocolo de tratamiento compacto, que consta de solo seis sesiones en dos semanas. Una sesión suele durar unos 30 minutos y se realiza de forma ambulatoria. No es necesario afeitar el cuero cabelludo.
La TPS con el sistema NEUROLITH®, que recibió la marca CE en 2018, es una opción de tratamiento concomitante para pacientes con demencia de Alzheimer.
Estudios recientes indican una buena seguridad[10] y posibles cambios neuroplásticos[11] y morfológicos[2] con la TPS, así como una mejora del rendimiento y de la función cognitivos generales en pacientes con Alzheimer[12]. Estudios clínicos recientes también han demostrado una mejora significativa de los síntomas de depresión en pacientes con demencia de Alzheimer[13, 14]. Hay otros proyectos de investigación en curso para aclarar los efectos a largo plazo, los mecanismos de acción y los efectos biológicos de la TPS.
Estimulación magnética transcraneal
La estimulación magnética transcraneal y la estimulación magnética transcraneal repetitiva (TMS o rTMS) son procedimientos no invasivos que se utilizan en neurología y psiquiatría para tratar diversas enfermedades. En la estimulación magnética del cerebro se utilizan campos magnéticos para estimular neuronas en regiones cerebrales específicas[1, 2]. De este modo, se puede influir selectivamente en zonas cerebrales específicas y modificar la actividad neuronal.
Con la TMS se genera para ello un breve impulso magnético a través del cuero cabelludo, que penetra a través del tejido hasta el cerebro. Este procedimiento se utiliza en la práctica clínica, por ejemplo, para el tratamiento de depresiones, trastornos del dolor o determinados tipos de trastornos del movimiento[3, 4]. Asimismo, se utiliza con frecuencia con fines de investigación, para estudiar el funcionamiento de determinadas zonas cerebrales. La profundidad de penetración suele ser de 2 a 3 cm, con el llamado método »Deep TMS« como máximo de 5 cm [5] [6].
Estimulación magnética transcraneal repetitiva
La estimulación magnética transcraneal repetitiva (rTMS) es una ampliación de la TMS. En ésta, se aplican impulsos magnéticos repetitivos para influir en la actividad neuronal durante un período de tiempo mayor. La aplicación repetida durante varias sesiones sirve para provocar cambios a largo plazo en la actividad y la conectividad neuronal. La rTMS se utiliza principalmente en el tratamiento de depresiones graves que no responden a los tratamientos convencionales[7]. También hay investigaciones y estudios clínicos sobre otros posibles campos de aplicación, como los trastornos de ansiedad, esquizofrenia y la rehabilitación tras una apoplejía[8].
Tanto la TMS como la rTMS actúan de forma selectiva y sin necesidad de una intervención quirúrgica ni de implantes permanentes sobre la actividad cerebral. Se consideran seguras y presentan un menor riesgo de efectos secundarios[2] en comparación con los métodos invasivos, aunque el efecto exacto y la aplicación óptima siguen siendo objeto de investigación científica[1].
En función del campo de aplicación se utilizan distintos protocolos de tratamiento. No obstante, por regla general, los tratamientos de TMS y de rTMS constan de 20-30 sesiones de 15 a 40 minutos de duración. Las sesiones suelen tener lugar 5 días a la semana durante un período de 4 a 6 semanas.
Estimulación transcraneal por corriente continua
La estimulación transcraneal por corriente continua (tDCS) es otra técnica de estimulación cerebral no invasiva utilizada para modular la actividad neuronal. En este método se utilizan corrientes eléctricas débiles para influir en la excitabilidad neuronal y la plasticidad de zonas específicas del cerebro. La tDCS funciona con parejas de electrodos, cada una de ellas formada por un ánodo y un cátodo, que se colocan de forma selectiva en el cuero cabelludo para conducir un flujo de corriente reducido continuo a través de partes cerebrales específicas (de un electrodo al otro).
El modo de acción de la tDCS se basa en el supuesto de que la aplicación de una corriente continua débil puede modificar los potenciales de membrana de reposo de las neuronas, lo que produce un aumento o una disminución de la actividad neuronal. En este caso, el ánodo aumentará la actividad neuronal debajo del electrodo (efecto excitador), mientras que el cátodo la reducirá (efecto inhibidor)[9].
La tDCS se está investigando y utilizando en numerosos campos de aplicación, entre otras cosas para mejorar las funciones cognitivas como el aprendizaje, la memoria y la concentración, para el tratamiento de depresiones, el tratamiento del dolor, así como de forma adyuvante en la rehabilitación tras apoplejías[8]. Una ventaja particular de la tDCS es su sencillez y seguridad, lo que la convierte en un método atractivo para el uso en entornos clínicos y de investigación.
Aunque la tDCS ha mostrado resultados prometedores en diversos estudios, la eficacia exacta y el método de aplicación óptimo (como la intensidad de la corriente, la duración y la colocación de los electrodos) siguen siendo objeto de investigación en muchas áreas. La respuesta individual a la tDCS puede variar y se recomienda utilizar esta técnica solo bajo la instrucción o con recomendación de personal especializado.
Un protocolo típico de tratamiento con tDCS para la depresión o para mejorar los síntomas cognitivos consta de unas 10 a 20 sesiones de 20 a 30 minutos cada una, que tienen lugar a diario o casi a diario durante un período de 2 a 4 semanas.
Ultrasonido transcraneal focalizado
El ultrasonido transcraneal focalizado (tFUS) es una tecnología avanzada no invasiva que utiliza ondas de ultrasonido para estimular selectivamente regiones cerebrales profundas. A diferencia de otros métodos de estimulación cerebral, la tFUS permite una focalización de alta precisión que permite influir en zonas específicas del cerebro sin necesidad de una intervención quirúrgica.
Con este método, se envían a través de la calota ondas de ultrasonido focalizadas, que se centran en un punto exacto del cerebro. Este punto de energía focalizada puede modular la actividad neuronal, ya sea estimulando las células o inhibiendo su actividad, en función del ajuste de los ultrasonidos. Una gran ventaja de la tFUS es su capacidad para alcanzar estructuras cerebrales más profundas, a las que es difícil acceder con otros métodos no invasivos, como la TMS o la tDCS.
La tFUS se está investigando clínicamente para una serie de posibles aplicaciones, entre ellas el tratamiento de trastornos neurológicos y mentales como el Parkinson, el Alzheimer, la depresión grave y el dolor crónico. También se está investigando la posibilidad de utilizar la tFUS para mejorar las funciones cognitivas o modular los estados de consciencia.
La seguridad y eficacia de la tFUS se sigue investigando a fondo con el objetivo de establecer la tecnología como un método de tratamiento preciso y eficaz para numerosas enfermedades cerebrales.
Dado que la investigación sobre el tFUS aún está en curso, no existen protocolos de tratamiento estandarizados. Los primeros resultados sugieren que el tratamiento podría consistir en varias sesiones a lo largo de varias semanas. La sesión puede durar de 30 minutos a varias horas.
NIBS: ¿Una tecnología del futuro?
Dado que las señales en el cerebro se transmiten principalmente por impulsos eléctricos respaldados por procesos químicos, la función cerebral puede verse influida por diversos procesos externos que generan campos eléctricos débiles. Los procedimientos de NIBS son, por tanto, una prometedora opción de tratamiento atraumática para complementar la atención médica existente de las enfermedades que afectan principalmente al cerebro. Estos procedimientos a menudo se pueden realizar de forma ambulatoria y no requieren cirugía ni la administración de medicamentos adicionales. Por lo tanto, no influyen en los tratamientos en curso y son ideales como opción de tratamiento concomitante fácil para el paciente.
En los últimos 20 años ha aumentado considerablemente el número de estudios sobre NIBS[15], lo que indica la creciente importancia de esta tecnología, bien tolerada en enfermedades neurológicas y mentales[16]. Estudios más recientes se centran más intensamente en qué procedimientos son eficaces con determinados protocolos de tratamiento en determinadas enfermedades. Aunque es necesario seguir investigando para probar y acotar la eficacia de estos métodos, estos procedimientos pioneros tienen potencial para un uso futuro más amplio con el fin de mejorar la calidad de vida de las personas afectadas.
Referencias
1. Jannati, A., et al., Assessing the mechanisms of brain plasticity by transcranial magnetic stimulation. Neuropsychopharmacology, 2023. 48(1): p. 191-208.
2. Rossi, S., et al., Safety and recommendations for TMS use in healthy subjects and patient populations, with updates on training, ethical and regulatory issues: Expert Guidelines. Clin Neurophysiol, 2021. 132(1): p. 269-306.
3. McClintock, S.M., et al., Consensus Recommendations for the Clinical Application of Repetitive Transcranial Magnetic Stimulation (rTMS) in the Treatment of Depression. J Clin Psychiatry, 2018. 79(1).
4. Mutz, J., et al., Comparative efficacy and acceptability of non-surgical brain stimulation for the acute treatment of major depressive episodes in adults: systematic review and network meta-analysis. BMJ, 2019. 364: p. l1079.
5. Samoudi, A.M., et al., Deep Transcranial Magnetic Stimulation: Improved Coil Design and Assessment of the Induced Fields Using MIDA Model. Biomed Res Int, 2018. 2018: p. 7061420.
6. Kedzior, K.K., et al., Deep transcranial magnetic stimulation (DTMS) in the treatment of major depression: An exploratory systematic review and meta-analysis. J Affect Disord, 2015. 187: p. 73-83.
7. Ontario, H., Repetitive Transcranial Magnetic Stimulation for People With Treatment-Resistant Depression: A Health Technology Assessment. Ont Health Technol Assess Ser, 2021. 21(4): p. 1-232.
8. Fregni, F., et al., Evidence-Based Guidelines and Secondary Meta-Analysis for the Use of Transcranial Direct Current Stimulation in Neurological and Psychiatric Disorders. Int J Neuropsychopharmacol, 2021. 24(4): p. 256-313.
9. Nitsche, M.A., et al., [Modulation of cortical excitability by transcranial direct current stimulation]. Nervenarzt, 2002. 73(4): p. 332-5.
10. Beisteiner, R., et al., Transcranial Pulse Stimulation with Ultrasound in Alzheimer's Disease-A New Navigated Focal Brain Therapy. Adv Sci (Weinh), 2020. 7(3): p. 1902583.
11. Chen, X., et al., Transcranial pulse stimulation in Alzheimer's disease. CNS Neurosci Ther, 2024. 30(2): p. e14372.
12. Menardi, A., et al., Toward noninvasive brain stimulation 2.0 in Alzheimer's disease. Ageing Res Rev, 2022. 75: p. 101555.
13. Matt, E., G. Dorl, and R. Beisteiner, Transcranial pulse stimulation (TPS) improves depression in AD patients on state-of-the-art treatment. Alzheimers Dement (N Y), 2022. 8(1): p. e12245.
14. Cheung, T., et al., Evaluating the efficacy and safety of transcranial pulse stimulation on adolescents with attention deficit hyperactivity disorder: Study protocol of a pilot randomized, double-blind, sham-controlled trial. Front Neurol, 2023. 14: p. 1076086.
15. Huang, Y.Z., et al., Plasticity induced by non-invasive transcranial brain stimulation: A position paper. Clin Neurophysiol, 2017. 128(11): p. 2318-2329.
16. Oberman, L.M. and P.G. Enticott, Editorial: The safety and efficacy of noninvasive brain stimulation in development and neurodevelopmental disorders. Front Hum Neurosci, 2015. 9: p. 544
