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Rev. argent. neurocir. vol.24 supl.1 Ciudad Autónoma de Buenos Aires ago. 2010
Algunas consideraciones acerca de la historia de la estimulación cortical
Sebastián Buratti, Héctor Belziti, María Florencia Beldi
Servicio de Neurocirugía Hospital Central de San Isidro "Dr. Melchor A. Posse"
Correspondencia: sebastian_buratti@fibertel.com.ar
RESUMEN
En el presente trabajo realizamos un recorrido por los principales hechos históricos que marcaron un hito en la historia de la estimulación cortical. La historia comienza a fines del siglo XVIII con el descubrimiento de las fuentes de energía eléctrica por Volta y Galvani. Gracias a estos descubrimientos, los pioneros en la estimulación cortical Theodor Fritsch y Eduard Hitzig realizaron su estudio en perros y lograron determinar que la corteza era excitable y que los músculos de un lado del cuerpo eran inervados por la corteza contralateral. Posteriormente otros lograron desarrollar la estimulación cortical en humanos. En la actualidad la estimulación cortical forma parte de la evaluación prequirurgica en pacientes candidatos a cirugía de la epilepsia y también como método de localización para la resección lesional.
Palabras clave: Corteza cerebral; Estimulación cortical; Epilepsia
Para iniciar nuestro recorrido por la historia de la estimulación cortical, debemos contextualizarnos en fines del siglo 18 en donde el médico y profesor de anatomía de la universidad de Bolonia, Luigi Galvani, popularizó la teoría de la electricidad animal y demostró que utilizando una variedad de métodos inducía movimientos en una rana estimulando con corriente eléctrica músculos, nervios, medula espinal y cerebro 1.
Posteriormente en el 1800 Alessandro Volta, describe la batería electrolítica, que permitía administrar corriente continua para ser utilizada por largos periodos de tiempo y variar su intensidad. Este descubrimiento fue conocido como la "pila voltaica" 1,2.
Estas fuentes de energía fueron utilizadas por varios científicos para realizar sus experiencias en la estimulación neuronal.
En 1769, Albrecht Von Haller, renombrado filósofo y profesor de anatomía de la universidad de Göttingen, consideraba el cerebro funcional como un órgano indivisible 2. Por supuesto esta teoría dista mucho de lo conocido en la actualidad y fue así que se mantuvo hasta 1842 en donde el profesor Flourens en París demostró que las subestructuras del cerebro tenían su propia función y que la corteza cerebral actuaba funcionalmente en forma homogénea y omnivalente.
La opinión prevalente antes de 1870 ponía los centros de la actividad motora en las estructuras subcorticales del cuerpo estriado. Con el aporte de John Hughlings Jackson se comenzó a cambiar el acentro sobre el cuerpo estriado hacia la corteza cerebral.
En 1870 dos berlineses Theodor Fritsch y Eduard Hitzig presentaron un experimento que demostraba que la corteza era el centro para la inervación de los músculos periféricos del lado opuesto del cuerpo y que estos músculos eran representados en este centro de forma somatotópica 1-3. Sin duda este aporte es fundamental en la historia de la estimulación cortical, ya que según la literatura fueron los primeros en desarrollarlo. Sin embargo en 1860 Weir Mitchell en Filadelfia logro expresar que los músculos de un lado estaban inervados por la corteza contralateral 2, pero sus estudios llegaron a su fin con motivo de la guerra civil.
Volviendo a los experimentos de Fristh y Hitzig, cabe resaltar que los mismos eran realizados sin apoyo universitario, eran autosolventados y realizaban las cirugías en el vestidor de la mujer de Hitzig. Ellos utilizaban perros y estimulaban la corteza con un electrodo bipolar, aplicaban corriente eléctrica directa de intensidad suficiente para causar distintas sensaciones 1,2. Una de las motivaciones que llevaron a estos autores a realizar la experiencia fue la paradoja de que ciertas estructuras del SNC eran excitables y la corteza aun no lo era 4. Lograron localizar función motora solo en la porción anterior del hemisferio como lo muestra el mapa de la figura 1.
Fig. 1. Mapa de estimulación cortical desarrollado por Fritsch y Hitzig. ∆ Contracción de los músculos del cuello, + Abducción de la patas delanteras, †Flexión de las patas delanteras, # movimiento de la patas delanteras, ◊ contracción facial. Tomado de (4). Obsérvese que la zona productora de los movimientos rodea por debajo lo que aparenta ser la cisura central, como luego describiera Brodmann con el área 4 de los carnívoros.
En 1870 Jackson estudiando pacientes con epilepsia describió la organización somatotópica como causal de los movimientos primarios en las convulsiones, esa organización según este autor estaba ubicada en el cuerpo estriado o en la corteza. No fue hasta 1875 en donde Jackson atribuye a la corteza el rol de función motora 4.
David Ferrier en su tratado inicial sobre estimulación cortical (1876), expandió los trabajos de Fritsch y Hitzig en otros animales e intentó extrapolar sus hallazgos en humanos, definiendo que la estimulación de regiones alrededor de la cisura de Rolando determinaba el desarrollo de respuestas motoras 1,3 Estos hallazgos fueron corroborados por Víctor Horsley, Edward Schafer, quienes además fueron los primeros en demostrar que el área motora se extendía hasta la superficie medial del hemisferio. Horsley y Beevor realizaron los mapas de respuestas motoras a la estimulación bipolar de la cápsula interna y corteza en primates.
El primer caso de estimulación cortical en humanos data de 1874 y fue realizado por Robert Bartholow en Ohio, la paciente padecía un epitelioma del scalp y desarrolló un absceso cerebral por lo que fue operada. Durante la cirugía se introdujeron dos agujas con corriente farádica y se obtuvieron respuestas motoras en el lado opuesto del cuerpo. El trabajo fue publicado en medio de controversias por el desenlace fatal de la paciente 1.
Sherrington et al realizaron detallados estudios de la corteza en monos entre 1901 y 1917 utilizando una anestesia con éter y demostraron que al estimular el área precentral se producían movimientos, no así al estimular el área postcentral. Movimientos oculares se obtuvieron desde el área anterior del lóbulo frontal y también en el lóbulo occipital cercano a la cisura calcarina 3. Vogt en 1926 denominó el área 4 como el área motora primaria, el área 6 a Alfa como la motora secundaria y el área 6a Beta como terciaria. Fulton denomino a las áreas 6 como áreas premotoras 3.
Estos estudios fueron reproducidos por Otfrid Foerster en humanos quien realizó sus trabajos luego de la primera guerra mundial en veteranos de guerra. Llegaba al diagnóstico de las lesiones a través de la neumoencefalografía y con anestesia local realizaba estimulación cortical y resecaba la cicatriz. Junto a Altenburger realizo la primera electrocorticografía y siguiendo los pasos de Krause confeccionó un mapa de la estimula-ción más completo incluyendo respuestas sensitivas y respuestas por fuera del área central. (Fig. 2) 1,3.
Fig 2. Mapa de estimulación cortical área central de Foerster et al5.
Wilder Pendfield pasó 6 meses con Foerster y expandió la descripción que este último realizó acerca del área motora suplementaria y describió los efectos de la estimulación de esta área: vocalización, movimientos generales, pérdida o enlentecimiento de la acción voluntaria, cambios autonómicos, sensaciones y afasia 3.
Harvey Chusing en 1909 demostr ó la corteza sensorial, describiendo dos pacientes con auras sensitivas; usando estimulación farádica unipolar observó respuestas aisladas sensitivas al estimular el girus posterior al surco central.
Pendfield y Rasmussen en 1957 hablaron del concepto de unidad funcional en el cual las impresiones sensitivas y las funciones motoras sal ían desde el girus central y postcentral y llegaron así a la conclusión de que el área central funcionaba como la región sensoriomotora.
Por décadas la estimulación cortical fue utilizada como un estándar en la evaluación prequirúrgica de los pacientes que eran candidatos a cirugía de epilepsia. Existen áreas donde la estimulación genera síntomas clínicos y áreas extensas de la corteza que son "silentes", estas últimas bajo ciertas circunstancias (test neuropsicológicos), causan cambios en el comportamiento y la percepción que aún permanecen desconocidos como por ejemplo la acalculia que se manifiesta sólo al estimular la corteza parietal izquierda y ante la realización de cálculos matemáticos 6.
Para finalizar con esta revisi ón y basados en los diferentes hallazgos durante la estimulación cortical haremos un repaso de las principales zonas sintomatogénicas según lo descripto por Luders en su atlas 6.
Área motora primaria: (corresponde a las áreas 4 y 6 de Brodmann). Su estimulación lleva al desarrollo de sacudidas clónicas de acuerdo con la distribución somatotópica del Homúnculo, no desarrollando automatismos.
Campo ocular frontal: (área 4 y 6 Brodmann) a diferencia del estudio en primates que la situaba en el área 8, la estimulación del área 4 y 6 entre la representación cortical de la mano y la cara se induce una versión clónica de los ojos en humanos. Se puede acompañar de versión de la cabeza hacia el mismo lado cuando los ojos llegan a su extremo lateral y finalmente la versión de todo el cuerpo.
Área somatosensorial (3, 1, 2 de Brodmann): la estimulación del girus postcentral resulta en parestesias con distribución somatotópica según el homúnculo.
Área sensoriomotora suplementaria (área 6 cara mesial): se encuentra en la porción mesial del girus frontal superior anterior al área motora primaria. Se extendería sobre la porción anterior del lóbulo paracentral. La estimulación del cíngulo en la vecindad con esta área origina respuestas motoras: posturas tónicas y movimientos que comprometen los músculos proximales de las extremidades. Estos movimientos no están limitados al lado contralateral (diferencia con el área sensoriomotora primaria). Las manifestaciones motoras predominan, aunque pueden ser evocados fenómenos sensitivos contra o ipsilaterales. El área motora suplementaria tiene también distribución somatotópica. Las respuestas motoras son bilaterales y proximales, mostrando predominancia del lado contralateral, donde la representación del homúnculo es mayor.
Área motora negativa (área 44.45 y mesial de área 8): la estimulación eléctrica en esta área causa imposibilidad para realizar o sostener movimientos voluntarios del lado contralateral predominantemente. Si el movimiento es indispensable para el habla se produce lo que se conoce como "speech arrest".
Área visual primaria (17 y 18 de Brodmann): su estimulación produce alucinaciones visuales (fotopsias) que pueden ocurrir en diferentes frecuencias y posiciones en los campos visuales contralateral e ipsilateral.
Área auditiva primaria (14,41 y 42 de Brodmann): la estimulación de las circunvoluciones de Heschl´s genera alucinaciones auditivas zumbidos en general contralateral o bilateral.
Áreas del lenguaje (22,27, 28, 34, 35, 36, 39, 40, 44 y 45): la estimulación del hemisferio no dominante puede causar déficit del lenguaje, pero resulta en alteraciones del lenguaje. La estimulación de las áreas de Broca, Wernicke y la basal temporal, origina trastornos en la comprensión o producción del lenguaje. La estimulación de la zona basal temporal en el hemisferio dominante produce alteración de la comprensión y producción del lenguaje y alucinaciones complejas (déjà vu o jamais vu).
Girus angular hemisferio dominante (39 de Brodmann): genera alteraciones similares a las observadas en el síndrome de Gerstman (agnosia de dedo, trastornos derecha izquierda, acalculia, y agrafía).
Áreas de asociación visual y auditiva (22, 39 y 19 de Brodmann): la estimulación de la unión temporoparieto-occipital, genera alucinaciones visuales complejas y auditivas.
Región insular (Brodmann 13, 14, 15 y 16): la estimulación genera una sensación vaga e indefinida de náuseas o dolor epigástrico y sensación epigástrica creciente.
Cíngulo anterior (área 24): genera automatismos motores organizados.
Girus recto (área 11): genera alucinaciones olfatorias desagradables.
Bibliografía
1. Warren B, Reuteus DC, Olivier A. Historical contributions to the modern understanding of function in the central area. J. Neurosurg 2002; 97(2): 388-95.
2. Glaser Joel S. Neuro-ophthalmology. Mosby Company. Saint Louis 1977. Cap. 1 pág 1-7.
3. Penfield W, Jaspers H. Epilepsy and The functional Anatomy of the Human Brain. Little, Brown and company Boston 1954.
4. Gross Ch. The discovery of Motor Cortex and its Background. J History Neurosci 2007;16(3): 320-31.
5. Förster O. The motor cortex in man in the light of Hughlins Jackson´s doctrines. Brain 1936; 59: 135-59.
6. Luders Hans O. Noachtar Soheyl. Atlas of Epileptic Seizures and Syndromes. Saunders Company. Philadelphia Pennsylvania, 2001.