¿Qué efectos tiene la estimulación magnética transcraneal de baja intensidad en el Cerebelo?
Las terapias no invasivas como la estimulación magnética transcraneal repetitiva (EMTr) se han utilizado como potencial tratamiento para enfermedades neurodegenerativas por su capacidad para modificar circuitos neuronales. Sin embargo, los efectos de la EMTr en neuronas cerebelosas siguen sin estar claramente definidos. Morellini y colaboradores en el 2014 realizaron un estudio con el objetivo de describir el efecto que tiene la Estimulación Magnética Transcraneal repetitiva de baja intensidad, sobre las células del cerebelo.
Efecto de la EMTr de baja intensidad en la morfología de las células de Purkinje.
Las células de Purkinje (CP) son neuronas de gran tamaño localizadas en el cerebelo, modulan la actividad en el núcleo cerebelar profundo (NCP), ya que reciben información de otras partes del cerebro y la procesan para coordinar el movimiento. Las CP son inervadas por fibras trepadoras aferentes, las cuales se originan principalmente en el núcleo olivar inferior del tronco cerebral. Por ende, la estimulación de las fibras trepadoras produce la activación de las CP.
En el estudio de Morellini, se plantea que la modulación de las CPs o de las fibras trepadoras por medio de la EMTr, pueda afectar la actividad del cerebelo. Para identificar el efecto de la EMTr en las CP, se utilizaron ratones sanos de 3 y 7 meses, los cuales se dividieron en 2 grupos. El grupo experimental fue tratado con un patrón de estimulación de alta frecuencia y de baja intensidad (10mT), 10 min por día, durante 4 semanas. Por otro lado, para el grupo control, los ratones recibieron el mismo manejo, pero no se encendió el estimulador.
Posteriormente se realizaron pruebas conductuales en los ratones, para ello, se utilizó la prueba de rotarod para evaluar el rendimiento y la coordinación motora y en esta prueba no observaron diferencias estadísticamente significativas entre los grupos. Sin embargo, en la prueba de laberinto acuático de Morris (en la cual se evaluó el tiempo de retención), se observó un efecto positivo en la memoria espacial para el grupo tratado con EMTr, en comparación con el grupo placebo.
Para identificar si estos cambios conductuales vienen acompañados de cambios morfológicos, realizaron un estudio electrofisiológico patch-clamp, de las CP, con biocitina en la solución interna de la pipeta para permitir la visualización de la morfología celular. Las imágenes cofocales fueron seguidas por mediciones del árbol dendrítico, observando que el en grupo tratado con EMTr, los árboles dendríticos de las CPs eran más altos y abarcaban más superficie, además de presentar un aumento en la densidad de espinas. Estos experimentos al haber sido realizados 3 semanas posterior a las pruebas conductuales sugieren que los cambios morfológicos se deben al efecto a largo plazo de la EMTr, aunque no se descarta la participación de las pruebas de memoria y aprendizaje.
Figura 1: Cambios en la memoria espacial y ramificaciones del árbol dendrítico inducidos por Li-TMS. c). Se observa que la Li-rTMS, favorece la memoria espacial en ratones de 3 y 7 meses en comparación al pacebo. d). Los cambios positivos en la memoria espacial están acompañados de modificaciones morfológicas en el arból dentritico de las CP, visualizado por un aumento en el áre de cobertura.
Efecto de la EMTr de baja intensidad en la reinervación de las CP.
La plasticidad dentro de la vía olivocerebelosa en roedores, se puede inducir mediante una pedunuculotomía unilateral y posteriormente la inyección del factor neurotrófico derivado del cerebro (BDNF) en el hemicerebelo denervado. Esto estimula al núcleo olivar inferior (NOI) restante, para desarrollar una nueva vía que reinerve el hemicerebelo denervado. La reinervación, aunque es incompleta, promueve la recuperación de las funciones espaciales y motoras.
Sin embargo, la inyección intracraneal de BDNF no es tan viables en la clínica, y se ha demostrado que la EMTr puede regular positivamente la síntesis de BDNF. En esta investigación, se determinó si la EMr podría inducir la reinervación olivocerebelosa. Para evaluar si la EMr de baja intensidad podría inducir la reinervación de las fibras trepadoras de las CP denervadas, utilizaron un modelo de explante del sistema olivocerebeloso in vitro, en el que se cultivan el cerebelo y el tronco del encéfalo “en bloque” para retener todas las poblaciones de células y circuitos. Una vez desarrollado, en dicho explante fue realizado una pedunculotomía unilateral. Después de la desaferentación del hemicerebelo y el cocultivo adyacente a un explante intacto, las muesras se trataron con un patrón de estimulación magnética repetitiva de baja intensidad, por 2 semanas. De acuerdo con los resultados obtenidos con inmunohistoquímica VGLUT2, se indujo la reinervación de las fibras trepadoras. Para tratar de entender el proceso de señalización celular detrás de este efecto, se realizó una imagenología de calcio, usando FURA2am, se observó que la EMTr de baja intensidad, incrementa el calcio intracelular, este incremento se encuentra asociado con la expresión de genes de interés para la supervivencia neuronal.
Estos datos sugieren que la EMTr de baja intensidad modifica las dendritas de las CP e induce la reinervación de las fibras trepadoras, brindando importante información para las consideraciones clínicas de la EMT en pacientes con daño cerebral.
Referencia
1. Morellini N., Grehl S., Tang A., Rodger J., Mariani J., Lohof A.M., Sherrad M.R. (2014). What Does Low-Intensity rTMS Do to the Cerebellum? Cerebellum.13, 23-26.
