Ambos lados del cerebro están activos durante el movimiento del brazo de un solo lado
ARRIBA: Representación artística de las ubicaciones y la fuerza de codificación (que aumenta de blanco a rojo) de la actividad neuronal registrada con electrodos en sujetos humanos' cerebros.DAVID BUNDY Y ERIC LEUTHARDT
Cuando mueves solo el brazo derecho, hay actividad neuronal tanto en el lado izquierdo como en el lado derecho del cerebro, informan investigadores hoy (octubre 8) en The Journal of Neuroscience.
Estudios recientes en animales y humanos han insinuado que mover el músculo en un solo lado del cuerpo resultó en actividad neuronal del mismo lado, o ipsilateral. ;parte del cerebro. Pero los datos no han sido lo suficientemente convincentes como para borrar por completo la idea de que solo el lado izquierdo del cerebro es responsable del movimiento del lado derecho del cuerpo o viceversa. El nuevo estudio muestra que la actividad cerebral ipsilateral codifica información detallada del movimiento del brazo, incluida la posición, la velocidad y la velocidad. Los resultados podrían usarse algún día para…
Esta es una contribución importante a nuestra comprensión de cómo el cerebro controla el movimiento del brazo porque revela un papel más importante de la actividad cerebral ipsilateral de lo que se reconocía anteriormente, escribe Nathan Crone. , profesor de neurología que dirige un laboratorio de neurofisiología cognitiva en la Universidad Johns Hopkins en Maryland y no participó en la investigación, en un correo electrónico a The Scientist.
En el estudio, Eric Leuthardt, profesor de neurocirugía, ingeniería y neurociencia en la Universidad de Washington en St. Louis, y sus colegas reclutaron a cuatro pacientes con epilepsia que iban a someterse a cirugía y a quienes se les implantaron electrodos debajo del cráneo durante una semana. Los electrodos se colocaron directamente en la corteza de las regiones de la corteza cerebral de los pacientes, incluida la corteza motora primaria responsable de coordinar los movimientos musculares voluntarios. Los pacientes se ofrecieron como voluntarios para realizar movimientos de brazos individuales tridimensionales mientras los investigadores registraban la actividad neuronal de los electrodos implantados. Luego, el equipo usó el aprendizaje automático para obtener información sobre la velocidad, la velocidad y la posición de cada movimiento, recopilando datos sobre movimientos de motricidad fina que no se pueden capturar fácilmente con técnicas no invasivas como la resonancia magnética funcional (fMRI).
Con base en los resultados de estudios anteriores, Leuthardt y sus colegas plantearon la hipótesis de que la actividad neuronal de un solo movimiento del brazo diferiría en los hemisferios derecho e izquierdo. Pero, cuando los investigadores compararon la actividad neuronal registrada en el hemisferio izquierdo para los movimientos del brazo derecho y luego los movimientos del brazo izquierdo, los dos patrones fueron muy similares. No eran idénticos, pero la actividad cerebral en un solo hemisferio podía predecir los movimientos de ambos brazos, no solo del brazo del lado opuesto. Lo sorprendente fue lo similar que era la codificación [neuronal] en el mismo lado del cerebro a la del lado opuesto del cerebro, dice el coautor del estudio David Bundy, ahora becario postdoctoral en el Centro Médico de la Universidad de Kansas.
La actividad neuronal asignada a la corteza motora primaria y algunas regiones premotoras ubicadas en los hemisferios cerebrales derecho e izquierdo. El estudio muestra directamente una relación entre la actividad en la corteza motora primaria y el movimiento del brazo en el mismo lado del cuerpo, y es otra pieza del rompecabezas que demuestra que la corteza motora primaria en el mismo lado que el músculo juega un papel en movimiento de las extremidades superiores, dice Cathrin M. Buetefisch, profesora de neurología en la Facultad de Medicina de la Universidad de Emory que trabaja en neurorrehabilitación.
El coautor del estudio, David Bundy, demuestra la tarea de movimiento de la mano del estudio.David Bundy y ERic Leuthardt
Después de registrar la actividad cerebral, Bundy y sus colegas usaron un modelo que relacionaba los patrones neuronales para predecir los movimientos del brazo opuesto. El modelo funcionó mucho mejor que el azar cuando usamos el patrón neural ipsilateral para predecir el movimiento del brazo opuesto y también cuando usamos el patrón neural de los hemisferios opuestos al predecir el movimiento en el brazo del mismo lado, lo que sugiere que la información del movimiento motor se conserva en todos los hemisferios. , dice.
Leuthardt agrega que estos resultados, junto con evidencia previa que sugiere que la actividad para el movimiento en un solo lado está codificada en ambos hemisferios cerebrales, son prometedores para mejorar la recuperación de un accidente cerebrovascular y otras lesiones cerebrales. pacientes Incluso si un lado del cerebro está lesionado, todavía hay información motora presente en el otro lado que podría usarse para restaurar potencialmente el movimiento muscular en estos pacientes, explica.
Los pacientes con epilepsia, que se ofrecen como voluntarios tiempo dedicado a la investigación, están sentando las bases para que la tecnología se utilice en pacientes con parálisis de las extremidades superiores por una variedad de causas, incluido el accidente cerebrovascular, dice Crone. Un próximo paso importante será demostrar el control en línea en tiempo real de una prótesis virtual o real mediante registros de actividad neuronal en regiones ipsolaterales del cerebro, señala.
Aún así, para Buetefisch, el estudio no no proporciona evidencia directa de que la corteza motora primaria pueda ejecutar un comando de movimiento muscular en el mismo lado del cuerpo. No se ha demostrado si la corteza motora derecha puede enviar señales a las neuronas motoras espinales que controlan el lado derecho del cuerpo para mover la mano derecha, por ejemplo. Y esa es la gran pieza que aún falta, dice ella.
La pregunta ahora es: ¿Qué está haciendo el cerebro con la información que se encuentra en ambos hemisferios cerebrales? Buetefisch señala.
El estudio es un avance importante, ya que proporciona evidencia de que el mismo lado del cerebro refleja la actividad neuronal del hemisferio opuesto en el contexto de los movimientos de alcance, dice Jrn Diedrichsen, que estudia el control motor y neurociencia computacional en Western University en Ontario, Canadá. Abre la intrigante cuestión de la función de esta actividad cerebral del mismo lado.
DT Bundy et al., La cinemática del movimiento del brazo tridimensional y unilateral está codificada en la corteza humana ipsilateral, The Journal of Neuroscience, doi.org/ 10.1523/JNEUROSCI. 0015-18.2018, 2018.
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