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¿Cómo funciona la estimulación cerebral profunda?

 

 

Alim Louis Benabid, MD, PhD

Joseph Fourier University
Grenoble, France

 

 

A. La frecuencia alta es el factor clave.
1. Aunque varía según el blanco, el rango de eficiencia está entre 100 y 2500 Hz.
2. El mejor rango está entre 130 y 185 Hz, no se usa frecuencias más altas.
3. El núcleo pedúnculo-pontino (PPN) trabaja en una frecuencia baja (25 Hz), lo que evidencia su relación con los mecanismos excitatorios.

B. La similitud de los efectos de la estimulación cerebral profunda ECP con los de la lesión sugiere que la primera es una inhibición funcional.
1. La equivalencia con los efectos de la lesión se encuentra en todos los blancos usados.
2. Esto sugiere un mecanismo universal, que no depende de la estructura del blanco.
3. Esto es válido sólo en el área celular neuronal, no en fibras, en donde la excitación se obtiene en todas las frecuencias.
4. La estimulación realmente no crea una lesión pues es inmediatamente reversible.
5. La excepción del rol del pálido en la distonía (efectos diferidos) se relaciona con los mecanismos de la enfermedad.

C. El mecanismo involucrado en la estimulación con alta frecuencia no es sólo uno.
1. Las áreas estimuladas comprenden los somas (cuerpos celulares), las células gliales y las fibras (dendritas, axones).
2. El área estimulada está rodeada por otras estructuras con funciones diferentes.
3. La corriente eléctrica se desplaza de manera decreciente definiendo las áreas subumbrales y supraumbrales.
4. Los diversos componentes poseen diferentes umbrales.

D. Varios mecanismos actúan de manera conjunta.
1. La interferencia, la supresión de la actividad neuronal (silenciamiento) y la modulación de los neurotransmisores son los tres principales eventos.
2. La interferencia es el único mecanismo en el que la excitación de los elementos neuronales es directamente compatible con las lesiones destructivas. Esto se traduce en señales neuronales sin sentido: daño de la información, varianza cero.
3. Los métodos de supresión de artefactos son necesarios para entender lo que sucede durante la estimulación.
4. El silenciamiento o supresión de la actividad neuronal se observa en roedores y durante la cirugía.
5. La excitación de fibras aferentes inhibitorias (gabaérgicas) podría ser otro de los mecanismos equiparables al de la lesión. Depende de la estructura íntima del blanco.
6. Existen datos a favor de la subrregulación de los neurotransmisores en alta frecuencia.
7. La expresión de los genes parece estar influenciada por la estimulación con alta frecuencia.

A. High frequency is the key factor.
1. Although it may very between targets, the efficiency range is between 100 to 2500 Hz.
2. The best range is between 130 and 185 Hz, no use for higher frequencies.
3. Pedunculopontine nucleus (PPN) works at lower frequency (25 Hz) showing it relies on excitatory mechanisms.

B. Similarity of effects with lesioning suggests it is functional inhibition.
1. Equivalence with effects of lesions is found in all used targets.
2. This suggests a universal mechanism, not depending on the target structure.
3. This is valid only in neuron cellular area, not in fibbers, where excitation is obtained at all frequencies.
4. Stimulation does not really create a lesion as it is immediately reversible.
5. The exception of the role of pallidum in dystonia (delayed effects) is related to the disease mechanisms.

C. The mechanism involved in high frequency stimulation is not a unique one.
1. The stimulated area comprises soma (cell bodies), glial cells, fibers (dendrites, axons).
2. The stimulated area is surrounded by other structures with different functions.
3. The electrical current spreads in a decreasing manner defining subthreshold and suprathreshold areas.
4. The various components have different thresholds.

D. Several mechanisms are acting together.
1. Jamming, neuronal firing silencing, neurotransmitter modulation, are the three main events.
2. Jamming is the only mechanism where excitation of neural elements is directly compatible with destructive lesions. It renders the meaningless neuronal signal: informational lesion, variance zero.
3. Artifact suppression methods are necessary to understand, what happens during stimulation.
4. Neuronal silencing is observed in slices, rodents, and during surgery.
5. Excitation of inhibitory afferent fibers (gabaergic) might be the other mechanism comparable to lesioning. It depends on intimate target structure.
6. There are data in favor of neurotransmitter down regulation at high frequency.
7. Gene expression seems to be influenced by high frequency stimulation.

Art. Nº V3N2/08

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