Trastorno Déficit de Atención e Hiperactividad
Objetivo de la Estimulación de la DLPFC y Mecanismo de Inhibición de Respuestas
El TDAH se presenta como un trastorno del desarrollo neurológico asociado a factores ambientales y genéticos. Se caracteriza por tres indicadores importantes: déficit de atención, hiperactividad e impulsividad. Anteriormente se creía que el TDAH solo aparecía en la infancia y mejoraba durante la adolescencia y la adultez, pero estudios recientes han mostrado que el TDAH puede continuar en la adultez, causando varios problemas, incluidos déficits en funciones ejecutivas y relaciones sociales.
Dado que estos déficits cognitivos están relacionados con la disfunción de algunas áreas cerebrales, incluidos el lóbulo frontal, el estriado y el cerebelo, se han propuesto varias intervenciones farmacológicas y no farmacológicas.
Los tratamientos no farmacológicos, como la estimulación transcraneal eléctrica y magnética, han recibido más atención debido a la falta de efectos secundarios. Las técnicas de estimulación cerebral no invasiva (NIBS) como la Estimulación Magnética Transcraneal (TMS por sus siglas en inglés), se han utilizado eficazmente en los últimos años, demostrando su capacidad para mejorar las funciones cognitivas en diversos trastornos mentales, incluido el TDAH. Se ha discutido la efectividad de la estimulación magnética transcraneal repetitiva (rTMS) en la Corteza Prefrontal Dorsolateral (DLPFC por sus siglas en inglés) (Zaman, 2015), investigando diversos parámetros como la frecuencia, la intensidad, la duración de la estimulación y los intervalos entre sesiones (Tang et al., 2018), sin embargo, la rTMS presenta una resolución espacial baja (entre 1 y 30 mm), lo que ha llevado a la propuesta de métodos de estimulación magnética de baja intensidad que mejoran la resolución espacial a un rango de 0 a 5 mm (Colella et al., 2019).
Estimulación
La estimulación magnética de baja intensidad es una de las técnicas más precisas y efectivas, y se ha demostrado que mejora, entre otras cosas, la atención visual (Grosbras & Paus, 2002; Heinen et al., 2014). Se utiliza también en el tratamiento del trastorno de estrés postraumático mediante estimulación de áreas prefrontales (Boggio et al., 2010). Además, se ha demostrado que la estimulación eficaz de la corteza visual mejora la percepción de estímulos visuales deficientes (Abrahamyan et al., 2015), por lo tanto, se hipotetiza que la estimulación focal de la DLPFC utilizando el enfoque micro-TMS puede ser un método efectivo para mejorar la inhibición de respuestas en individuos con TDAH.
OBJETIVO DEL ESTUDIO
El estudio investigó la efectividad de la estimulación magnética transcraneal de baja intensidad (micro-TMS) en la mejora de la inhibición de respuestas en adultos con TDAH. Se utilizó una prueba de Stroop computarizada (SCWT) para medir la inhibición de respuestas en participantes con TDAH antes y después de la estimulación de micro-TMS en la región prefrontal dorsolateral del cerebro. Se encontró que la TMS de baja intensidad mejoró la inhibición de respuestas en estos adultos y modificó significativamente el patrón de oscilaciones cerebrales hacia una dirección beneficiosa.
Para medir la inhibición de respuestas en individuos con TDAH, se utilizó la prueba de Stroop de Color y Palabra (SCWT, por sus siglas en inglés), que evalúa diversos parámetros de acuerdo con el tipo de respuesta y la duración de las reacciones ante estímulos congruentes e incongruentes. La versión informática de la prueba SCWT utilizada en este estudio consistió en dos categorías de eventos: congruentes (cuando el color de la palabra coincide con su significado) e incongruentes (cuando el color de la palabra no coincide con su significado). La duración de los estímulos de la prueba SCWT fue de 111 milisegundos, con un intervalo de 11 milisegundos.
La estimulación se aplicó con una intensidad de 10 microteslas a una frecuencia de 17 Hz. También se realizó una estimulación placebo, en la cual la bobina se colocó en la posición objetivo en el cuero cabelludo sin aplicar estimulación. Las actividades cerebrales de los participantes se registraron utilizando 19 electrodos colocados según el sistema internacional 10-20. Los datos del EEG se registraron con una tasa de muestreo de 500 Hz y se utilizó un electrodo de referencia en la oreja derecha.
MÉTODOS
Participantes
Se realizaron 22 sesiones de grabación con 11 adultos diagnosticados con TDAH (11 hombres, con edades entre 18 y 36 años). Todos los participantes tenían al menos un título universitario. La entrada al estudio se basó en el diagnóstico según los criterios del DSM-5 y entrevistas clínicas. Este estudio se llevó a cabo de acuerdo con el protocolo de Helsinki, y todos los participantes firmaron un consentimiento informado antes de participar.
Estimulación
Para medir la inhibición de respuestas en individuos con TDAH, se utilizó la prueba de Stroop de Color y Palabra (SCWT, por sus siglas en inglés), que evalúa diversos parámetros de acuerdo con el tipo de respuesta y la duración de las reacciones ante estímulos congruentes e incongruentes. La versión informática de la prueba SCWT utilizada en este estudio consistió en dos categorías de eventos: congruentes (cuando el color de la palabra coincide con su significado) e incongruentes (cuando el color de la palabra no coincide con su significado). Los estímulos se mostraron durante 2000 ms con un intervalo de 800 ms
La estimulación micro-TMS se aplicó utilizando una intensidad de 140 microteslas y una frecuencia de 17 Hz. La estimulación simulada o placebo se realizó colocando el electrodo en el sitio objetivo del cuero cabelludo sin aplicar estimulación.
La actividad cerebral se registró utilizando 19 electrodos dispuestos según el sistema internacional 10-20. Los datos de EEG se recopilaron a una tasa de muestreo de 500 Hz y se colocó un electrodo de referencia en la oreja derecha.
Procedimiento Experimental
Este estudio se realizó utilizando un paradigma de control, estimulación placebo y estimulación real. A todos los participantes se les pidió realizar la prueba de Stroop (SCWT) basada en computadora en tres ocasiones. Las actividades cerebrales de los participantes fueron registradas antes de comenzar el experimento, así como antes y después de las estimulaciónes. La secuencia de estimulación placebo o real fue seleccionada aleatoriamente por un tercer examinador, y los participantes descansaron durante 30 minutos después de cada ejecución de la tarea. La prueba SCWT se presentó en un monitor de 22 pulgadas colocado a 1 metro de distancia del sujeto, y los participantes respondieron a la prueba presionando las teclas de las flechas en un teclado QWERTY.
Los participantes fueron acomodados en una silla cómoda frente al monitor de 22 pulgadas, y se colocó un gorro EEG en la cabeza del voluntario. Después de calibrar el dispositivo de grabación EEG, se registraron los datos de EEG de cada candidato en estado de reposo durante dos minutos, con los ojos abiertos y cerrados. Luego, se les pidió a los participantes que realizaran la prueba SCWT y descansaran durante 30 minutos después de la prueba. Posteriormente, se realizaron nuevamente las grabaciones de EEG, y los participantes fueron instruidos para repetir la prueba mientras se aplicaba una estimulación micro-TMS placebo/real sobre la DLPFC derecha.
Para evaluar los resultados de este estudio, se midieron criterios tales como el número de errores, el número de respuestas correctas y los tiempos de reacción al responder. En consecuencia, se evaluó el rendimiento de los participantes en las tres fases de la SCWT realizadas durante 20 minutos. Cabe recordar que la primera fase se realizó antes de cualquier estimulación, la segunda y tercera fase se realizaron después de la estimulación placebo o real utilizando micro-TMS.
Se siguió una tubería estándar de preprocesamiento de los datos de EEG que incluyó un filtro pasabanda de 1-40 Hz, se aplicó un análisis de componentes independientes (ICA) para eliminar componentes ruidosos, se inspeccionaron visualmente los datos limpiados y se re-referenciaron los datos a la media de todos los canales. Posteriormente, utilizando un análisis de transformada rápida de Fourier (FFT), se calculó la potencia absoluta de los datos de EEG limpiados en las bandas de frecuencia convencionales. Luego, se calculó la relación entre las potencias de cada banda y la cantidad total de la banda para señalar la potencia relativa de cada banda de frecuencia.
Análisis Estadístico
Para comparar el efecto de la estimulación sobre la inhibición de respuestas, se calcularon el número de errores, respuestas correctas, respuestas omitidas y tiempos de reacción en las tres fases del experimento. Además, se realizaron comparaciones en palabras congruentes e incongruentes. Después de realizar la prueba de normalidad utilizando el test de Kolmogorov-Smirnov, se utilizó una prueba t emparejada para comparar tanto los comportamientos como las potencias relativas en las dos condiciones deseadas. Finalmente, los resultados del análisis de datos de EEG fueron corregidos por el efecto de múltiples comparaciones utilizando el método de tasa de descubrimiento falso (FDR).
Resultados
Los resultados de este estudio se categorizaron en hallazgos de comportamiento y neurofisiológicos.
Análisis de Datos Comportamentales
En el análisis de los datos de palabras de color congruentes, las comparaciones entre la estimulación real y el control (sin estimulación), así como la estimulación placebo, utilizando la prueba t pareada, mostraron que las respuestas erróneas fueron significativamente más bajas en la condición real en comparación con la condición de control (valor p = 0.04, valor t = -2.32) y mejoraron ligeramente en comparación con la estimulación placebo (valor p = 0.13, valor t = -1.61), con un tiempo de reacción más rápido (valor p = 0.03, valor t = -0.13 en comparación con la condición de control, sin diferencias significativas con la estimulación placebo).
En cuanto a las palabras de color incongruentes, las comparaciones entre la estimulación real, el control (sin estimulación) y la estimulación placebo mostraron que las respuestas erróneas fueron significativamente más bajas solo en la condición placebo (valor p = 0.01, valor t = -0.3 en comparación con la condición de control), con un tiempo de reacción más rápido (valor p = 0.02, valor t = -0.1). Curiosamente, no se observó un resultado significativo para otros parámetros como respuestas omitidas, respuestas incorrectas y respuestas correctas. Sin embargo, los resultados de la estimulación real mostraron una tendencia similar, pero no se observó un resultado significativo (respuestas erróneas en la estimulación real en comparación con la condición de control, valor p = 0.07, valor t = -2.02).
Análisis de Datos Neurofisiológicos
En la categoría de datos neurofisiológicos, el análisis estadístico de los datos de EEG mostró que la potencia espectral de las frecuencias de la banda delta en las regiones frontales cambió significativamente después de la estimulación real en comparación con la estimulación placebo (ver Tabla 1). Además, la potencia de las ondas cerebrales en las frecuencias de la banda beta y sus sub-bandas (beta1 y beta) también experimentaron cambios significativos en las regiones prefrontales y parietales (ver Tabla 1 para más detalles).
Cambios en la Potencia Espectral de las Actividades de la Banda Delta en los Datos de EEG en Estado de Reposo
Durante la condición de ojos cerrados, los cambios en la potencia espectral de las actividades de la banda delta en los datos de EEG mostraron diferencias significativas entre la estimulación real y la placebo en el canal F8 (valor p = 0.03, valor t = -0.9).
Mientras tanto, en la condición de ojos abiertos, se observaron cambios significativos en el EEG de estado de reposo en las frecuencias de la banda delta en el canal FP1. La estimulación real con micro-TMS causó un mayor aumento en la potencia de la banda delta en comparación con la estimulación placebo (valor p = 0.02, valor t = 2.53). Además, la estimulación real provocó una mayor disminución en la potencia de las frecuencias de la banda beta en comparación con la estimulación placebo (en FP1: valor p = 0.003, valor t = -3.75; en P4: valor p = 0.01, valor t = -3.02).
Se observó una tendencia similar en las sub-bandas de las frecuencias beta, pero solo en las regiones prefrontales (en FP1 para beta1: valor p = 0.02, valor t = -2.62; para beta2: valor p = 0.02, valor t = -2.74). Además, se observó una diferencia significativa en las frecuencias de la banda gamma baja de las actividades EEG prefrontales (valor p = 0.01, valor t = -2.77).
Asociación entre los Cambios en la Potencia de las Actividades Cerebrales y los Resultados Conductuales
Además, la asociación entre los cambios en la potencia de las actividades cerebrales y los resultados conductuales se presenta en la Figura 2. Los resultados mostraron que el aumento de la potencia relativa de las actividades de la banda delta en las regiones prefrontales podría aumentar las respuestas erróneas a las palabras de color congruentes. Por otro lado, el aumento de la potencia relativa de las actividades de la banda beta en las regiones prefrontales podría aumentar las respuestas erróneas a las palabras de color incongruentes.
Discusión
Las funciones ejecutivas son una parte importante de las funciones cognitivas del cerebro. Uno de los principales parámetros de la función ejecutiva es la inhibición de respuestas. El mal funcionamiento de la inhibición de respuestas puede causar errores en la toma de decisiones y en la planificación. En este sentido, varios estudios han reportado que las personas con TDAH sufren de un funcionamiento inadecuado de la inhibición de respuestas. Para mejorar la inhibición de respuestas en individuos con TDAH, se han realizado varios estudios utilizando técnicas farmacológicas y otras técnicas de estimulación.
Se ha señalado que la estimulación de áreas frontales, como el cortex prefrontal dorsolateral (DLPFC), en individuos con TDAH, puede compensar este déficit (Chen et al., 2021; Dubreuil-Vall et al., 2019). Entre los paradigmas de estimulación cerebral no invasiva, las estimulación eléctrica y magnética han mostrado un gran potencial para este propósito. Sin embargo, estos métodos requieren múltiples sesiones de intervención para mostrar su efectividad en individuos con TDAH. Se supone que la mejora de la resolución espacial de la estimulación transcraneal por corriente (TMS) podría potenciar los efectos de TMS, a la vez que disminuye la cantidad de sesiones de intervención. Dado que el micro-TMS tiene una resolución espacial más alta en comparación con el TMS convencional, en este estudio se investigó la efectividad del método de estimulación magnética de baja intensidad en una única sesión sobre la inhibición de respuestas en individuos con TDAH. Por lo tanto, se evaluó el rendimiento de los participantes en el SCWT antes y después de una estimulación real o ficticia.
Los resultados de los datos conductuales mostraron que este protocolo de estimulación fue capaz de mejorar la inhibición de respuestas y reducir las respuestas erróneas incluso después de una sola sesión de estimulación. Además, el análisis de los datos de EEG mostró cambios significativos en la potencia relativa de la banda delta en la zona frontal después de la estimulación. La importancia de las actividades cerebrales en las frecuencias delta y theta en las regiones frontales para un funcionamiento adecuado de la inhibición de respuestas ya ha sido reportada en estudios previos (Ardolino et al., 2005; Clarke et al., 2002; Jacobson et al., 2012; Keeser et al., 2011). Además, los resultados significativos de la estimulación ficticia durante las pruebas incongruentes necesitan ser estudiados más a fondo.
En cuanto a los resultados observados en las bandas de frecuencia beta, hallazgos similares han sido reportados en estudios previos. Por ejemplo, se ha reportado que los cambios en las actividades de las bandas beta y alfa pueden afectar el rendimiento de los sujetos en la inhibición de respuestas (Liao et al., 2021). Además, se ha demostrado que la estimulación magnética en el DLPFC puede mejorar la inhibición de respuestas (Zrenner et al., 2020). Por lo tanto, los cambios en la potencia relativa de las actividades de la banda beta después de la estimulación con micro-TMS podrían ser un indicador del funcionamiento adecuado del paradigma propuesto. Además, la correlación significativa observada entre las respuestas erróneas y la potencia relativa de las bandas delta y beta en la región prefrontal podría considerarse como un marcador adecuado para la efectividad del protocolo.
En resumen, los resultados del presente estudio mostraron que el protocolo de estimulación introducido tiene la capacidad de mejorar la inhibición de respuestas en individuos con TDAH al modificar las actividades cerebrales en las regiones frontales. Además, parece que el protocolo de estimulación de una sola sesión tiene el potencial de mejorar la inhibición de respuestas y podría reducir el número de sesiones de intervención. No obstante, se propone una mayor investigación con un mayor número de participantes, y la evaluación del método en otros trastornos, considerando factores adicionales como el género y las comorbilidades, para futuros estudios.
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