Revisión

Non-invasive brain and spinal cord stimulation for motor and functional recovery after a spinal cord injury

H. Kumru, A. Flores, M. Rodríguez-Cañón, I. Soriano, L. García, J. Vidal-Samsó [REV NEUROL 2020;70:461-477] PMID: 32500525 DOI: https://doi.org/10.33588/rn.7012.2019453

OPEN ACCESS

Volumen 70 | Number 12 | Nº of views of the article 23.991 | Nº of PDF downloads 337 | Article publication date 16/06/2020

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Introducción Neuromodulación no invasiva cerebral y medular Estimulación no invasiva cerebral Estimulación eléctrica transcutánea de la médula espinal (tcSCS)Metodología Desarrollo Neuromodulación no invasiva cerebral Neuromodulación no invasiva medular Conclusiones Estimulación cerebral no invasiva para la recuperación de la función motora de la extremidad superior e inferior Estimulación medular no invasiva para la recuperación de la función motora de la extremidad superior e inferior y del tronco

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ABSTRACT

INTRODUCTION Spinal cord injury is a traumatic or non-traumatic event that causes an alteration of sensory, motor or autonomic functioning and ultimately affects the physical, psychological and social well-being of the person who suffers it. A comprehensive approach to spinal cord injury requires many health resources and can place a considerable financial burden on patients, their families and the community.

AIM To review the literature published to date on the use of non-invasive brain stimulation, including repetitive transcranial magnetic stimulation (rTMS), transcranial direct current stimulation (tDCS), and transcutaneous non-invasive spinal cord stimulation (tcSCS), as therapeutic strategies to improve the functionality of patients with spinal cord injury. The studies were grouped as addressing either non-invasive brain stimulation or non-invasive spinal cord stimulation. DEVELOPMENT. Altogether 32 studies were identified: 21 involving brain stimulation (14 in rTMS and 7 in tDCS) and 11 with spinal cord stimulation (tcSCS). All the studies were conducted in adult patients who had undergone a spinal cord injury. Despite significant variability in treatment protocols, patient characteristics and clinical assessment, the changes observed were reported in almost all the studies without producing any side effects and with motor or functional improvement. CONCLUSION. Non-invasive brain stimulation, as well as spinal cord stimulation, are promising techniques for the rehabilitation of patients with spinal cord injury due to their novelty, effectiveness and minimal side effects. KeywordsGait Motor function Non-invasive stimulation Spinal cord injury Transcranial direct current stimulation Transcranial magnetic stimulation Transcutaneous spinal-cord stimulation

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Introducción

Actualmente, más de 2,5 millones de personas viven con una lesión medular crónica, y más de 130.000 personas sufren cada año una lesión medular en todo el mundo [1]. A pesar de que la tasa de incidencia de lesión medular es más baja que la de otras enfermedades neurológicas, la gravedad de la lesión, el hecho de que se produzca en edad joven y la falta de tratamientos eficaces hoy en día determinan que las secuelas neurológicas que se producen tras una lesión medular persistan durante toda la vida. El 58% de los casos de lesión medular presenta afectación cervical, lo que conlleva una pérdida de la función de las extremidades superiores en mayor o menor grado [2]. Esta alteración provoca limitaciones en las habilidades manuales, indispensables para la ejecución de la mayoría de las actividades de la vida diaria, y que, en definitiva, causan una disminución de la calidad de vida [3]. Actividades de la vida diaria tan básicas como alcanzar y manipular objetos o propulsar una silla de ruedas también están afectadas en individuos con lesión cervical y dorsal debido a la inestabilidad postural que experimentan tras la lesión [4-6]. Una restauración exitosa del control del tronco conllevaría un gran número de beneficios clínicos y fisiológicos y reduciría el uso de estrategias de compensación [7,8].

La recuperación de la marcha es posible entre las personas que padecen una lesión medular incompleta, mientras que la recuperación de la deambulación funcional no se ha demostrado en personas con lesión medular completa [9-11]. Por lo tanto, las estrategias rehabilitadoras para mejorar la deambulación funcional tienden a dirigirse a las personas que tienen lesión medular incompleta con función motora preservada [10,11]. Las estrategias terapéuticas para mejorar la marcha han evolucionado de las que compensan la función reducida o perdida a estrategias basadas en conceptos fundamentales del control neuronal de la marcha y la plasticidad motora. La capacidad de la marcha resulta de una interacción dinámica entre los programas centrales y mecanismos de retroalimentación espinales y supraespinales que se producen. Existen múltiples estructuras neurales implicadas en la marcha, como la corteza sensitivomotora, el cerebelo, los ganglios basales, el tronco cerebral y las neuronas que se relacionan con los denominados generadores centrales de patrones modulados por entradas sensoriales periféricas [12,13]. Estos centros neurales se encuentran a la altura del segundo segmento de la médula espinal lumbar, y su activación mediante estimulación eléctrica consigue obtener movimientos rítmicos [14].

El objetivo principal de la rehabilitación neurológica es restaurar las habilidades motoras que se han visto afectadas por una lesión o enfermedad de la médula espinal y mejorar la función de las estructuras neuronales dañadas en la medida de lo posible [15]. Los métodos terapéuticos actuales se basan principalmente en volver a aprender las habilidades a través de la práctica repetida, con la expectativa de que esa práctica pueda conducir a fenómenos de plasticidad [16]. Desafortunadamente, existe poco potencial para la regeneración de las fibras motoras y sensitivas en la médula espinal después de una lesión medular en humanos [15], y se ha demostrado que los intentos para promover la regeneración de fibras dañadas tienen un efecto relativamente escaso [17]. Así, a pesar de la inmediata disminución de la actividad neural tras la lesión [18], en los últimos años se ha demostrado, tanto en humanos como en animales, la plasticidad de la médula espinal para reorganizar sus circuitos preservados, mejorando la conectividad del conectoma cerebro-médula y brindando oportunidades de mejoras funcionales [19-21].

Neuromodulación no invasiva cerebral y medular

Recientemente se han explorado varios enfoques en la estimulación cerebral y la estimulación medular no invasiva para la rehabilitación de la recuperación motora y funcional tras una lesión medular. Estas estrategias consisten en el suministro de corriente magnética o eléctrica a través de dispositivos externos con la intención de aumentar la excitabilidad del circuito o inducir cambios plásticos en su conectividad intrínseca, lo que promovería una mejora funcional en pacientes con lesión medular [22]. A continuación se clasifican dichas aproximaciones terapéuticas según se apliquen en el cerebro o la médula.

Estimulación no invasiva cerebral

El principio de la estimulación cerebral se basa en sus potenciales efectos sobre la neuroplasticidad y la modulación de las funciones neurales a nivel cortical, ya sea facilitando o inhibiendo las redes neuronales. Dichos mecanismos plásticos incluyen la sinaptogenia y la generación de cambios en las neuronas afectadas similares a las conocidas como potenciación a largo plazo y depresión a largo plazo observadas en preparaciones de laboratorio [23]. La estimulación magnética transcraneal repetitiva (EMTr) y la estimulación transcraneal con corriente directa (tDCS) son las dos estrategias de estimulación cerebral no invasiva más utilizadas para el tratamiento de la lesión medular.

Estimulación magnética transcraneal repetitiva

La estimulación magnética transcraneal (EMT) utiliza un campo magnético aplicado mediante bobinas en la parte externa del cráneo que cambia rápidamente para inducir breves pulsos de corriente eléctrica en el cerebro con el fin de desencadenar potenciales de acción en las neuronas corticales, especialmente en las partes superficiales de la corteza cerebral [24]. Se suele usar en muchos estudios como medida de valoración para evaluar la excitabilidad del tracto corticoespinal con el objetivo de buscar los potenciales evocados motores [25].

Dependiendo de los parámetros de estimulación, la EMTr puede regular positiva o negativamente la excitabilidad de las estructuras neurales [26]. En general, la EMTr de alta frecuencia (> 1 Hz) aumenta la excitabilidad cortical, mientras que la EMTr de baja frecuencia (≤ 1 Hz) la disminuye. Existen también otras modalidades de EMTr con alto potencial para su uso en protocolos de rehabilitación. Una modalidad de EMTr es la estimulación QuadroPulse (EQP), que utiliza una ráfaga de alta frecuencia de cuatro estímulos repetidos cada 5 s y, dependiendo del intervalo entre pulsos, puede aumentar o disminuir la excitabilidad corticoespinal [27-29]. El protocolo de onda indirecta consiste en la estimulación repetitiva de la corteza motora por pulsos emparejados a intervalos de 1,5 ms entre pulsos para imitar el ritmo de las ondas indirectas en las neuronas corticoespinales [30]. Se ha planteado la hipótesis de que el protocolo de onda indirecta afecta a la actividad de las conexiones gabérgicas intracorticales, aumentando en consecuencia la excitabilidad global [30]. La estimulación asociativa emparejada –paired associated stimulation (PAS)– implica el emparejamiento repetido de un estímulo nervioso periférico con un estímulo de EMT sobre la corteza motora. Si la entrada aferente alcanza la corteza motora después de aplicar el pulso de EMT (a 25 ms de intervalo entre estímulos), puede aumentar la excitabilidad corticoespinal durante los próximos 30 min. Si la entrada aferente llega antes del pulso de EMT (a 10-15 ms entre estímulos), la excitabilidad corticoespinal se reduce [24]. Se cree que los efectos de la PAS son equivalentes a la plasticidad dependiente del tiempo de espiga –spike timing-dependent plasticity (STDP)– estudiada en experimentos con animales. Una versión modificada de este enfoque consiste en sincronizar el estímulo cortical y el periférico para evocar descargas que llegan casi simultáneamente a la motoneurona espinal en lugar de a la corteza. En este caso, la intención es aumentar la excitabilidad de las sinapsis corticomotoneuronales en la médula espinal [31].

Estimulación transcraneal con corriente directa

Esta técnica se basa en la aplicación de una corriente continua (1-2 mA) sobre el cuero cabelludo, a través de contactos anódicos y catódicos [32]. La tDCS no produce potenciales de acción en las neuronas corticales, sino que modifica la tasa de descarga de las neuronas ya activas. Esta modulación depende de la polaridad de la corriente aplicada, ya que, si se aplica desde el ánodo, se produce la despolarización del potencial de membrana de las neuronas piramidales orientadas verticalmente al hiperpolarizar las dendritas y despolarizar el cuerpo celular, aumentando la excitabilidad, mientras que, si se aplica con el cátodo, se produce su hiperpolarización, disminuyendo la excitabilidad cortical [33-35]. Se postula que los efectos a largo plazo sobre la excitabilidad corticoespinal (después de 10 min o períodos de estimulación mayores) son consecuencia de la regulación hacia arriba o hacia abajo de los receptores de membrana que conducen a cambios similares a potenciación o depresión a largo plazo en las sinapsis corticales [32]. Además de la polaridad de la estimulación, los efectos se modulan por la duración, la intensidad y el área de estimulación, así como por la colocación de los electrodos [33,34].

Estimulación eléctrica transcutánea de la médula espinal (tcSCS)

Aunque todavía se ha explorado poco, la aplicación de la estimulación medular ha empezado también recientemente a cobrar fuerza como potencial estrategia terapéutica para la recuperación sensitivomotora de la extremidad superior o inferior tras una lesión medular. En este ámbito ha sido la estimulación eléctrica epidural la que ha dado los primeros resultados prometedores. Esta técnica consiste en el suministro de corriente eléctrica mediante un dispositivo (por lo general, una matriz de alta densidad de electrodos) que requiere implantación quirúrgica en el espacio epidural dorsolumbar a lo largo de varios segmentos espinales. La estimulación eléctrica epidural se ha empleado, pues, con la intención de restaurar la función locomotora mediante la reorganización de la conectividad en la zona dañada, así como incidir directamente sobre la actividad de los generadores centrales de patrones. Experimentalmente, la estimulación eléctrica epidural y la estimulación intraespinal de los segmentos espinales lumbosacros y dorsales han permitido mejorar la capacidad de control motor en los seres humanos con lesión medular [22,36,37].

Los resultados positivos obtenidos mediante el uso de la estimulación eléctrica epidural promovieron la investigación de métodos alternativos no invasivos que fueran capaces de producir beneficios similares, evitando los inconvenientes derivados de la implantación quirúrgica, a la vez que se permitiese también investigar los efectos de la estimulación eléctrica medular en sujetos sanos. La estimulación se realiza en este caso utilizando electrodos de superficie autoadhesivos, colocando los ánodos sobre la columna vertebral y los cátodos sobre el abdomen o las crestas ilíacas. Los primeros estudios en explorar la tcSCS se focalizaron en demostrar que dicha técnica era capaz de estimular las columnas posteriores espinales lumbares [14,38,39].

Gerasimenko et al [40] han desarrollado un método de tcSCS análogo al anterior, aunque presenta ciertas peculiaridades. Esta nueva estrategia de estimulación no invasiva también permite neuromodular el estado fisiológico de la médula espinal para mejorar el control motor. La diferencia principal reside en el uso de una forma de onda de estimulación específica que disminuye la sensación dolorosa, permitiendo su uso en intensidades mayores que la técnica análoga. Esta forma de onda consiste en ráfagas de 0,3 a 1 ms con una frecuencia portadora de 10 kHz administrada a 5-40 Hz [41].

A partir de estas premisas, la neuromodulación del sistema nervioso central, tanto cerebral como medular, emerge como enfoque terapéutico de gran relevancia para promover la recuperación funcional a partir del tejido preservado. Con el papel cada vez más reconocido de la plasticidad en las redes neuronales espinal y supraespinal en la recuperación funcional después de una lesión medular, el desafío actual es integrar eficazmente la modulación del procesamiento sensitivomotor intrínseco para promover la recuperación funcional después de una lesión medular. Por lo tanto, consideramos que vale la pena explorar un alcance más amplio de la revisión sobre la estimulación no invasiva cerebral y a medular para la recuperación funcional tras una lesión medular.

Metodología

Se realizó una búsqueda bibliográfica utilizando combinaciones de los términos ‘estimulación cerebral no invasiva’, ‘estimulación no invasiva’, ‘estimulación magnética transcraneal repetitiva (EMTr)’, ‘estimulación de corriente continua transcraneal (tDCS)’, ‘estimulación transcutánea eléctrica medular (tcSCS)’, ‘función de la mano’, ‘extremidad superior’, ‘pasos’, ‘marcha’ y ‘estabilidad del tronco’. Se incluyeron artículos publicados en inglés o en castellano en las bases de datos PubMed, Cochrane Library y Medline que se exploraron hasta agosto de 2019.

Se agruparon los artículos principalmente como estimulación cerebral no invasiva para la mejoría de la extremidad superior y para la recuperación de la marcha, y estimulación medular no invasiva para la mejoría de la extremidad superior, para la mejoría de la marcha y para la mejoría del control del tronco.

Desarrollo

Se encontraron un total 32 publicaciones: 21 que investigan los efectos de la estimulación no invasiva cerebral y 11 de la estimulación medular (Figura).

Figura. Estimulación no invasiva cerebral y medular para la recuperación motora y funcional después de una lesión medular.

Neuromodulación no invasiva cerebral

Estimulación magnética transcraneal repetitiva para la mejoría de la extremidad superior

Aplicando la EMTr de 10 Hz a doble pulso en intervalos de 10 s durante una hora en el área de la corteza motora del hemisferio dominante durante 10 días en cuatro pacientes con lesión medular cervical incompleta, Belci et al [42] describieron una mejoría sensitiva y de fuerza y una mejoría de la funcionalidad de la mano. Estos resultados se mantuvieron al cabo de tres semanas [42]. Sin embargo, Kuppuswamy et al [43] estudiaron a 15 pacientes con lesión medular cervical incompleta crónica aplicando EMTr de 5 Hz durante 15 min en la corteza sensitivomotora en el punto anteromedial durante cinco días consecutivos. Los autores describieron cambios no significativos tanto en relación con la escala ASIA (American Spinal Injury Association) como en relación con la funcionalidad, pero sí que hubo mejorías en los resultados del Arm Research Action Test después de la EMTr sin mantenerse en el tiempo después de 72 horas, y se consideraron poco significativos [43]. Por otro lado, Gomes-Osman et al [44] estudiaron el efecto de la EMTr de 10 Hz durante dos semanas en el área motora primaria (M1) de la mano dominante en 11 pacientes con lesión medular cervical crónica combinando un entrenamiento de tareas con repeticiones. La EMTr asociada al entrenamiento con tareas repetitivas se asoció a más fuerza en la mano en relación con los agarres y a mejoría en la habilidad de la mano, tanto para la mano entrenada como para la no entrenada, mientras que en los participantes que habían recibido sham (estimulación simulada) no se hallaron los mismos resultados [44]. Aplicando la EMTr a 20 Hz durante 20 sesiones con una bobina de doble cono sobre el vértex (área motora de las piernas) combinada con rehabilitación de la marcha, Kumru et al [45] describieron una mejoría motora significativa en la extremidad superior en ambos grupos (EMTr activa frente a sham), pero la mejoría fue superior en el grupo de EMTr activa en comparación con la EMTr placebo [45]. Choi et al [46] aplicaron EMTr a 20 Hz sobre el M1 de la mano, combinada con ejercicios de terapia ocupacional durante cinco días en 39 pacientes con síndrome centromedular. Los autores informaron de una mejoría en la recuperación motora y en las habilidades de precisión, que mostraron mejores puntuaciones en la extremidad superior estimulada en comparación con el grupo control, que solo recibió terapia ocupacional. No se hallaron diferencias entre los sujetos estimulados en el hemisferio derecho o el izquierdo [46].

Aplicando una sesión de EMT en modo STDP de una sesión de 100 pares sobre el M1 de la mano y estimulación de la raíz cervical y del nervio cubital, Bunday y Pérez [31] hallaron una mejora en la habilidad funcional de la mano, en el tiempo de realización y en la fuerza del dedo índice en un 87% de los pacientes con lesión medular cervical incompleta de más de un año de evolución [31].

Utilizando EMTr QuadroPulse en la corteza motora con una intensidad del 80-90% del umbral motor durante cinco sesiones, Alexeeva y Calancie [47] estudiaron en tres pacientes con lesión medular cervical la función motora del miembro superior e inferior. De los tres casos, dos tuvieron modestas mejorías en la función motora de la mano [47].

Shulga et al [48] estudiaron solamente dos casos, un paciente con una lesión medular cervical crónica con PAS con EMTr de frecuencia de 0,2 Hz al 90 o 100% de intensidad del estimulador durante 24 semanas en frecuencias alternas de cinco y tres días a la semana, y describieron mejoría en la fuerza de ambas manos y la habilidad para sostener objetos, que se mantuvieron durante un mes [48]. Usando PAS durante cuatro semanas, con un total de 16 sesiones, comparando su efectividad con la estimulación nerviosa periférica sola en cinco pacientes con lesión medular cervical incompleta crónica, Tolmacheva et al [49] encontraron mejorías en las extremidades estimuladas con PAS según la puntuación motora.

Se estudió el efecto de una sesión de EMT de 180 pulsos pareados con onda indirecta de control en 30 min sobre el área motora de la mano en 15 pacientes con lesión medular cervical crónica [30]. Esta estimulación causó cambios en la destreza y la fuerza manual y permitió mejorar la transmisión corticoespinal y así favorecer una mejora de la función de la mano [30].

Estimulación transcraneal con corriente directa para la mejoría de la extremidad superior

Utilizando tDCS anódica de 2 mA o estimulación nerviosa eléctrica transcutánea durante 30 min en 24 pacientes, la tDCS se asoció con una mejora moderada y de la fuerza de pinza, y el rendimiento de la tarea de seguimiento visuomotor, que, sin embargo, no fue superior al observado tras la estimulación nerviosa eléctrica transcutánea [50].

Murray et al [51] realizaron una sola sesión de 20 min de tDCS anódica de 1-2 mA, o sham sobre el M1 del músculo extensor radial del carpo izquierdo con al menos una semana entre sesiones. Los nueve pacientes con lesión medular cervical crónica tenían afectación de los músculos extensores de la muñeca [51]. La tDCS aumentó transitoriamente la excitabilidad corticoespinal hacia los músculos afectados, medido con los potenciales evocados motores después de la estimulación de 2 mA, y la percepción sensorial mejoró con las estimulaciones de 1 y 2 mA [51].

Yozbatiran et al [52] realizaron 10 sesiones de tDCS anódicas o sham combinadas con entrenamiento de brazo asistido por robot sobre la M1 de la mano dominante en nueve pacientes con lesión medular cervical incompleta. La tDCS activa mostró una mejor actividad en los brazos y las manos durante un seguimiento de dos meses en comparación con el grupo simulado.

Usando una sesión de 1 o 2 mA o tDCS anódica simulada sobre la corteza motora primaria de la mano, Cortes et al [53] observaron una mejora significativa en el agarre de la mano (relación de velocidad máxima) medida por cinemática robótica con tDCS de 2 mA en 11 pacientes con lesión medular cervical crónica incompleta, que no se observó en las escalas clínicas.

Estimulación magnética transcraneal repetitiva para la mejoría de la extremidad inferior

Roy et al [54] utilizaron 120 estímulos de PAS con el estímulo eléctrico del nervio peroneo común y EMT sobre el M1 del músculo tibial anterior aleatoriamente cada 5-6 s, a ~0,2 Hz. La PAS produjo un aumento de los potenciales evocados motores (> 20%) en siete de 13 sujetos con lesión medular.

Utilizando EMTr de 20 Hz con una bobina de doble cono sobre el vértex en 15 días justo antes del entrenamiento de marcha sobre el suelo, Benito et al [55] informaron de una mejora significativa en la fuerza motora en las extremidades inferiores y en las velocidades de la marcha en 10 pacientes con lesión medular incompleta.

En otro estudio, Kumru et al [45] aplicaron EMTr a 20 Hz durante 20 días justo antes de la rehabilitación de la marcha con Lokomat ^® (la fase temprana de la rehabilitación de la marcha) en pacientes con lesión medular incompleta y describieron una mejoría en la fuerza motora de las extremidades inferiores, que fue significativamente mayor para el grupo que recibió la EMTr activa que para el que recibió EMTr sham. En ese estudio, hubo una mejoría de la marcha en el 71,4% de las lesiones medulares con EMTr activa y en el 40% con EMTr sham [45].

Aplicando sólo EMTr activa de 10 Hz en nueve sesiones en un paciente con lesión medular incompleta, Calabrò et al [56] notificaron mejoría del equilibrio muscular en las extremidades inferiores y mejoría de la velocidad de la marcha y de la espasticidad de la cadera y de la rodilla. También encontraron mejoría de la función eréctil.

Estimulación transcraneal con corriente directa para la mejoría de la extremidad inferior

Tres artículos investigaron los efectos de la tDCS en la fuerza muscular de las extremidades inferiores y en la marcha. Kumru et al [57] aplicaron 20 sesiones de tDCS anódica a 2 mA sobre el vértex durante la rehabilitación de la marcha con Lokomat en pacientes con lesión medular incompleta. Tanto la tDCS activa como la tDCS sham dieron lugar a una mejoría en la fuerza muscular de las piernas sin una diferencia de la mejoría entre los dos grupos [57]. En comparación, mediante tDCS anódica de 2 mA sobre el vértex durante el entrenamiento de la marcha con una ortesis robótica después de 36 sesiones, Raithatha et al [58] notificaron una mejoría en la fuerza muscular de las extremidades inferiores, la marcha y el desequilibrio. Yamaguchi et al [59] combinaron tDCS anódica de 1 mA sobre el M1 del músculo tibial anterior con patterned electrical stimulation (PES) –estimulando el nervio peroneo común con un tren de 10 pulsos de 100 Hz cada 2 s durante 20 min–, en un estudio cruzado con un grupo sham. La tDCS anódica con PES aumentó significativamente el número de movimientos de tobillo en los pacientes con lesión medular [59].

Neuromodulación no invasiva medular

Estimulación eléctrica transcutánea de la médula espinal para la mejoría de la extremidad superior

Tras los primeros hallazgos de Waltz et al en 1987 [60] que demostraron la eficacia de la estimulación eléctrica epidural en la recuperación de la función motora a varios niveles, la mayoría de los estudios que emplean estimulación medular se ha focalizado en el control voluntario de las extremidades inferiores y la función postural. No obstante, Lu et al [61] mostraron recientemente en dos pacientes con lesión medular crónica completa que tras siete u ocho sesiones de estimulación epidural de la médula cervical se observaban mejorías en la fuerza y la precisión del control voluntario de la mano. Estos efectos se acompañaron con un aumento de la actividad electromiográfica de varios músculos del brazo y de la mano, y con la mejoría de las puntuaciones clínicas [61]. Los mismos autores fueron quienes, poco tiempo después, dieron el salto a la estimulación medular no invasiva aplicada a la función de la extremidad superior [62], mediante la utilización de un estimulador cuya singular forma de onda permite la tcSCS a altas intensidades sin causar, en principio, molestias importantes [40]. En este estudio, ocho pacientes con lesión medular crónica se sometieron a lo largo de cuatro semanas a ocho sesiones en las que recibían tcSCS cervical durante la realización de ejercicio físico con la mano. Tras la primera sesión, los pacientes mostraban mayor precisión sobre el control voluntario de la mano, y al final del estudio los sujetos presentaban un aumento de la fuerza de agarre tanto en presencia (~300%) como en ausencia (~200%) de estimulación eléctrica, asociado al correspondiente aumento de actividad electromiográfica en los músculos proximales y distales del brazo [62]. Además, los autores publicaron que los beneficios obtenidos con la tcSCS eran mayores al estimular dos niveles cervicales simultáneamente (C3-C4 y C6-C7) que en cualquiera de ellos por separado. En otro estudio, la tcSCS se aplicó en un paciente con lesión medular cervical incompleta durante 14 sesiones y se observó una mayor amplitud en los potenciales motores evocados mediante EMT en varios músculos del antebrazo, lo que indica una mayor excitabilidad de la vía corticoespinal, sin una mejoría en el control voluntario de la mano tan evidente [63].

Durante cuatro semanas de tcSCS cervical junto con fisioterapia en un paciente con lesión medular (ASIA D) [2], se duplicaron tanto la fuerza de agarre con dinamómetro como la destreza manual. Esta mejoría clínica se mantuvo durante los tres meses de seguimiento posteriores a la intervención.

Freyvert et al [64] investigaron la tcSCS en combinación con el agonista monoaminérgico buspirona en seis pacientes en tres fases sucesivas de dos semanas: una primera en la que recibían tcSCS y placebo; una segunda en la que se incorporaba la buspirona a la tcSCS; y una tercera en la que el fármaco volvía a sustituirse por placebo manteniéndose la estimulación. Los autores describieron mejorías muy acusadas y duraderas (tres meses tras la intervención) en varias medidas clínicas y funcionales para la mano y el brazo. Los registros electromiográficos indicaron que la tcSCS facilitaba un mayor uso de los músculos distales, teniendo que recurrir por compensación a los músculos proximales en menor medida. No pudieron, sin embargo, extraerse conclusiones claras en lo que respecta a los efectos en conjunto o por separado del fármaco.

Estimulación eléctrica transcutánea de la médula espinal para el control del tronco

Sólo dos artículos valoran el efecto de la tcSCS para el control del tronco. El primero de ellos es el de Rath et al [7], quienes estudiaron la tcSCS sobre el control postural en ocho pacientes con lesión medular crónica en C3-D9 de gravedad ASIA A o C, utilizando una corriente de onda rectangular, monofásica, de pulsos de 1 ms, con una frecuencia de 30 Hz en D11 y 15 Hz en L1, y una intensidad fijada por el subumbral motor específico en cada localización. Solamente se realizó una sesión compuesta por tres tipos de ejercicios de uno o dos minutos de duración con un descanso de dos minutos entre cada tarea. Los autores notificaron una mayor actividad muscular en los oblicuos externos y el erector de la columna vertebral torácica en presencia de tcSCS, que generó cambios funcionales, como la reducción de la retroversión pélvica, el mayor alineamiento de la columna vertebral, la disminución de los desplazamientos del centro de presión en posición estática, el aumento de los límites durante tareas dinámicas de inclinación multidireccional, mejorando la estabilidad de la extremidad superior, y el incremento de la velocidad y del rango de movimiento [7].

Usando la tcSCS de pulsos monofásicos de 1 ms con una frecuencia de 15 Hz aplicada en L1-L2, Sayenko et al [65] obtuvieron resultados significativos en la capacidad para mantener una posición erguida en bipedestación en 15 pacientes con lesión medular crónica y ASIA A-C sin capacidad para la bipedestación de manera autoasistida. Además, seis sujetos realizaron 12 sesiones de 120 min, tres veces por semana. Las sesiones consistieron en una serie de ejercicios centrados en el entrenamiento de ajustes posturales para lograr una bipedestación estable y desplazamientos anteroposteriores y mediolaterales del cuerpo con el objetivo de maximizar los límites de estabilidad del centro de presión [65]. En conclusión, cada participante aumentó de manera progresiva su control de equilibrio en bipedestación tanto en ausencia como en presencia de tcSCS [65].

Estimulación eléctrica transcutánea de la médula espinal para la mejoría de la extremidad inferior

En 2013 se publicó el primer estudio que evalúa los efectos de la tcSCS en la locomoción [66]. En un único sujeto con lesión medular incompleta ASIA D se combina el entrenamiento funcional en cinta rodante, sin asistencia manual ni soporte externo, con estimulación a 30 Hz. Durante la estimulación, la actividad muscular en cada fase del paso, así como la coordinación de la cadera y la rodilla, se acercaron a valores fisiológicamente correctos. Los mismos autores [67] ampliaron este estudio a tres sujetos con lesión medular ASIA D, y describieron un aumento de la actividad muscular, una mejor flexión de la cadera en la fase de equilibrio y una reducción de la asistencia manual, en el caso que fuera necesaria, para la correcta realización de la marcha durante la estimulación continua.

Con tcSCS o estimulación farmacológica, Gerasimenko et al [41] estudiaron a cinco sujetos con ASIA B que realizaron una sesión de entrenamiento semanal durante 18 semanas. En la primera evaluación, ninguno de los sujetos podía iniciar movimientos rítmicos que simularan la marcha, hasta que se comenzó a aplicar la estimulación transcutánea. Durante las cuatro primeras semanas se observó un aumento de la facilitación del movimiento de la marcha combinando esta estimulación con la voluntad del sujeto. La posterior intervención farmacológica con buspirona, un agonista monoaminérgico, junto con la estimulación, hizo mejorar aún más los movimientos voluntarios. Tras las 18 semanas, los sujetos ya no sólo podían realizar movimientos voluntarios de la marcha sin estimulación, sino que la amplitud de éstos era muy similar a la de los realizados bajo la tcSCS.

Minassian et al [68] hallaron que la tcSCS simultánea a la inducción de la marcha por parte de una ortesis robótica aumenta significativamente la actividad grupal de los músculos y su patrón rítmico.

Tras haber demostrado mejoras en el movimiento voluntario de las piernas minimizando la gravedad [41], se publicaba un caso de lesión medular completa ASIA A, con una ausencia crónica de visión, en el que probaban las mismas intervenciones (tcSCS y farmacológica), pero en este caso con una ortesis robótica generadora de la marcha [69]. La presencia de tcSCS (simultánea en D11 y Coxis1) reducía drásticamente el nivel de asistencia durante la marcha del robot e incrementaba los niveles de actividad muscular. Su combinación con la intervención farmacológica registró los mínimos niveles de asistencia.

Tabla I. Protocolo de estimulación no invasiva cerebral.
	Autores	Edad (años)	n	Tiempo desde la lesión medular	NIBS	Zona de estimulación	Protocolo de estimulación	N.º de sesiones	Mediciones	Resultados	Seguimiento
EMT para la extremidad superior	Belci et al [42]	26-54	4	1-8 años	EMTr	Corteza motora primaria. Aplicada en el hemisferio izquierdo	90% del UM. 10 Hz a doble pulso aplicada separadamente con 100 ms en intervalos de 10 s durante 1 h. 360 pulsos dobles	10	Escala ASIA, NHPT, pruebas neurofisiológicas	Mejoras clínicas en la fuerza y la sensibilidad. Mayor habilidad en completar el NHPT. Mejoría durante seguimiento de 3 semanas	3 semanas
	Kuppuswamy et al [43]	26-59	15	4-28 años	EMTr	Corteza sensitivomotora. Punto anteromedial. Hemisferio contralateral	5 Hz durante 2 s en intervalos de 8 s durante 15 min	5	Escala ASIA, ARAT, Purdue Pegboard Test, PEM, umbral de percepción eléctrica, EMG	Sin cambios funcionales. Cambios modestos no significativos en el ARAT	2 semanas
	Bunday y Pérez [31]	24-67	33	1-20 años	STDP	M1 de la mano con estimulación de la raíz cervical y el nervio cubital	1 sesión de 100 pares	1	NHPT	Mejoría funcional de la mano, en la relación y en la fuerza del dedo índice	No realizado
	Gomes-Osman y Field-Fote [44]	18-65	21	> 1 año	EMTr	Corteza motora (zona de la mano). Aplicación contralateral en relación con la mano dominante	10 Hz durante 2 s en intervalos de 30 s. 1 sesión de 800 pulsos	6	JTHFT, NHPT, Grip & Pinch Strength, EMG	Mejoría en la habilidad de la mano según el JTHFT. Mejoría de la fuerza en los agarres	No realizado
	Alexeeva y Calancie [47]	26-52	3	9 meses-3 años	EQP	Corteza motora (zona de la mano o de la pierna)	80-90% del UM	5	Escala ASIA, Purdue Pegboard Test, Complete Minesotta Dexterity Test, TUG, pruebas neurofisiológicas	Dos de tres sujetos fueron estudiados con objetivos de mejora de la función manual y se informó de modestas mejoras	No realizado
	Shulga et al [48]	31-53	2	2 años	PAS	Corteza motora M1 (zona representativa de la mano)	EMT de 0,2 Hz al 90 o 100% de intensidad del estimulador	90 para la mano	Escala ASIA, escala visual analógica de dolor	Mejoría en la fuerza de ambas manos. Habilidad para sostener objetos. Sin mejorías sensitivas ni de dolor neuropático	1 mes
	Long et al [30]	19-68	32	2-14 años	EMT de pulso pareado, onda I de control	En el área M1, zona de representación de la mano	1 sesión de 180 pareados de EMT	1	Fuerza máxima, NHPT, pruebas neurofisiológicas	Mejoría en la fuerza y en la destreza de la mano	No realizado
	Tolmacheva et al [49]	38-68	5	1-65 años	PAS	Corteza motora M1 (zona representativa de la mano)	100% de MOE	16	Escala ASIA, test de Daniels, EMA, EMG	Sin cambios motores entre la ES estimulada con ENP ni con la mano estimulada con ENP + EMT. En un mes, 1 punto de mejora en el test de Daniels en la mano estimulada con ENP + EMT	1 mes
	Choi et al [46]	33-79	39	9-83 días	EMTr	Corteza motora M1 (zona representativa de la mano)	20 Hz en intervalos de 28 s aplicados durante 30 min, 1.800 pulsos	5	Escala ASIA, fuerza y dinamometría, JTHFT	Mejoras en la fuerza motora de las EESS tratada comparándola con la no tratada	1 mes
	Kumru et al [45]	19-69	31	0,5-6 meses	EMTr	Vértex	20 Hz durante 2 s en intervalos de 28 s en 20 min, 1.800 pulsos	20	Escala Asia, EMA, 10MWT , WISCI	Mejorías en la fuerza de las EESS	1 mes
tDCS para la extremidad superior	Gomes-Osman y Field-Fote [50]	25-59	24	1-28 años	tDCS	M1 (zona representativa de la mano)	Estimulación anódica de 1 mA o TENS o vibración, 30 min	1	NHPT, fuerza de la pinza, seguimiento visuomotor, PEM	Mejoría moderada del NHPT y de la fuerza de la pinza y de la tarea de seguimiento visuomotor con tDCS y con TENS	30 min
	Murray et al [51]	20-56	9	0,75-10,5 años	tDCS	M1 ( zona representativa del brazo)	Estimulación anódica de 1 o 2 mA, 20 min	1	Equilibrio muscular, PEM, activación en la EMG, umbral sensitivo, onda F	Aumento de los PEM y mejoría de la percepción sensitiva	No realizado
	Yozbatiran et al [52]	36-62	8	07-20 años	tDCS	M1 (zona representativa de la mano)	Estimulación anódica de 2 mA o sham, 20 min	10	Escala motora ASIA de las EESS, JTHFT, AOU-MAL, EMA	Mejoría en la función de la mano y del brazo	2 meses
	Cortes et al [53]	21-63	11	2-22 años	tDCS	M1 (zona representativa de la mano)	Estimulación anódica de 1 o 2 mA o sham, 20 min	1	Escala motora ASIA de las EESS, SCIM, Quadriplegia Index of Function-versión corta, evaluación robótica de la mano	Mejoría significativa en la función de agarre	No realizado
EMT para la extremidad inferior	Kumru et al [45]	19-69	31	0,5-6 meses	EMTr	Vértex	Estimulación activa y sham	20	Escala motora ASIA de las EESS y las EEII, EMA, 10MWT, WISCI	Mejorías en la fuerza de las EESS y las EEII, mayor número de paciente que podían realizar el 10MWT	1 mes
	Roy et al [54]	20-69	22	1-35 años	PAS		Grupo activo y sham, EMT del M1 de la pierna y estimulación del nervio peroneo	1	Escala motora de las EEII, PEM, EMG	Facilitación de los PEM	No realizado
	Benito et al [55]				EMTr	Vértex	Grupo: estimulación activa frente a sham de 20 Hz, 90%, UMr, 15 sesiones	15	Escala motora de las EEII, 10MWT, TUG, EMA	Mejoría de la escala motora, mejoría de la espasticidad, mejoría de marcha medida por TUG, velocidad de marcha, cadencia, longitud del paso	2 semanas
	Calabrò et al [56]	31	1	1,5 años	EMTr	Vértex	Estimulación activa del 90%, UM de 10 Hz	9	Escala motora de las EEII, estudio cinemático, UM, PEM	Mejoría del equilibrio muscular en las EEII, de la velocidad de marcha y de la espasticidad de la cadera y la rodilla, mejoría de la función eréctil, aumento de los PEM	No realizado
tDCS para la extremidad inferior	Kumru et al [57]	21-71 12 tDCS 12 sham		2-8 meses	tDCS	Vértex	Estimulación activa de 2 mA frente a sham; estimulación anódica antes de la marcha con Lokomat	20	Escala motora de las EEII, 10MWT, WISCI	Mejoría del equilibrio muscular en las EEII y mejoría de la marcha en ambos grupos, pero sin diferencias entre tDCS activa frente a sham	No realizado
	Raithatha et al [58]	24-67	9 tDCS 8 sham	1-39 años	tDCS	Vértex	Estimulación activa de 2 mA frente a sham, combinada con la marcha en ortesis robótica	36	Escala motora de las EEII, 6MWT, 10MWT, BBS, SCIM-III	Mejoría del equilibrio muscular, marcha y equilibrio	1 mes
	Yamaguchi et al [59]	28-64 11 LM + tDCS + PES 11 sanos + tDCS + PES		0,5-12 años	PES	Corteza motora de tibial anterior	1 mA de tDCS anódica combinado con estimulación eléctrica del nervio peroneo de tren de 10 pulsos de 100 Hz, cada 2 s en 20 min frente a sham	1	Movimiento del tobillo, inhibición recíproca, Inhibición presináptica del reflejo H	Mejoría del movimiento del tobillo, aumento significativo en la inhibición reciproca y inhibición presináptica de latencia larga en sanos y en pacientes con lesión medular	No realizado
6MWT: test de la marcha de 6 minutos; 10MWT: test de la marcha de 10 metros; AOU-MAL: Amount of Use Scale of Motor Activity Log; ARAT: Arm Research Action Test; ASIA: American Spinal Injury Association; BBS: escala de equilibrio de Berg; EE: estimulación eléctrica; EEII: extremidades inferiores; EESS: extremidades superiores; EMA: escala de la espasticidad modificada de Ashworth; EMG: electromiografía; EMT: estimulación magnética transcraneal; EMTr: estimulación magnética transcraneal repetitiva; ENP: estimulación del nervio periférico; EQP: estimulación QuadroPulse; JTHFT: Jebsen Taylor Hand Function Test; M1: área motora primaria; MOE: output máximo del estimulador; NHPT: Nine-Hole Peg Test; PAS: Paired Associated Stimulation; PEM; potenciales evocados motores; PES: patterned electrical stimulation; SCIM: Spinal Cord Independence Measure; STDP: plasticidad dependiente del tiempo de espiga; TENS: estimulación nerviosa eléctrica transcutánea; TUG: Time Up and Go; UM: umbral motor; UMr: umbral motor en reposo; WISCI: índice de marcha para la lesión medular.

Tabla II. Parámetros de cada procedimiento estimulante y sus resultados para diferentes individuos con una lesión de la médula espinal.
	Autores	Edad (años)	n	Modalidad de estimulación	Zona de estimulación	Protocolo de estimulación	N.º de sesiones	Mediciones	Resultados
Extremidad superior	Gad et al [62]	20-62	8	tcSCS + entrenamiento	C3-C4 y C6-C7	30 Hz 70-210 mA 1 ms	8	Fuerza de agarre y actividad EMG asociada. Potenciales evocados espinales. Puntuaciones de equilibrio muscular de la EESS de ASIA, SCIM, ARAT	Aumento de la fuerza y el control del movimiento de la mano. Mejoría de las puntuaciones en las escalas de funcionalidad de las EESS y calidad de vida
	Inanici et al [2]	62	1	tcSCS + entrenamiento	C3-C4 y C6-C7	30 Hz 80-120 mA 1 ms	20 tcSCS + entrenamiento, 20 entrenamientos, 5 tcSCS + entrenamiento	Fuerza de agarre y de pinza. Potenciales evocados espinales. Puntuaciones de equilibrio muscular de las EESS de ASIA, SCIM, GRASSP	tcSCS + entrenamiento (pero no entrenamiento sólo) promueven: aumento de la fuerza de la mano en agarre y en pinza, y mejoría de las puntuaciones en las escalas de funcionalidad de las EESS y calidad de vida
	Freyvert et al [64]	18-21	6	tcSCS + buspirona	C5	5-30 Hz 20-100 mA 1 ms	2-8 tcSCS, 3-5 tcSCS + buspirona, 2-5 tcSCS	Fuerza de agarre y actividad EMG asociada. Potenciales evocados espinales. Puntuaciones de equilibrio muscular de las EESS de ASIA, SCIM, ARAT	Conjunta o independientemente, tanto la tcSCS como la buspirona promueven: aumento de la fuerza y el control del movimiento de la mano, y mejoría de las puntuaciones en las escalas de funcionalidad de las EESS y calidad de vida
	Murray y Knikou [63]	27	1	tcSCS	C5-D2	0,2 Hz 5-68 mA	14	PEM mediante EMT de pulso único y pulso pareado sobre el extensor carpi radialis y el flexor carpi radialis. Puntuaciones de equilibrio muscular de las EESS de ASIA	Mayor amplitud de los PEM en los músculos flexores y extensores de la muñeca bilateralmente. Mejoría de la fuerza muscular voluntaria
Estabilidad del tronco	Rath et al [7]	23-47	8	tcSCS + entrenamiento	D11-D12 o L1-L2	D11-D12: 30 Hz L1-L2: 15 Hz 0-250 mA 1 ms	1	EMG: patrones de activación muscular. Sistema de plataforma de fuerza: COP. Cinemática 3D: cambios en la curvatura, ángulo y desplazamientos	Mejor alineamiento espinal en sedestación sin apoyos. Disminución de los desplazamientos y de la aceleración del COP en posición estática. Aumento de las coactivaciones y en los límites de la estabilidad. Mejoría de las correcciones posturales durante la ejecución de tareas dinámicas
Estabilidad del tronco	Sayenko et al [65]	23-53	15	tcSCS + entrenamiento	L1	15 Hz < 150 mA 1 ms	12	EMG: actividad muscular. Sistema de plataforma de fuerza: cantidad de carga corporal y COP. Sensores de detección de resistencia: nivel de asistencia externa. Información subjetiva de cambios diarios observados por el sujeto. EMA, equilibrio muscular de las EESS y de las EEII de ASIA	Tras una sesión, mejor estabilidad en posición de bipedestación con mínima asistencia en la cadera. Tras 12 sesiones, aumento progresivo del control de equilibrio en bipedestación con o sin tcSCS
Extremidad inferior	Hofstoetter et al [66]	29	1	tcSCS + locomoción	D11-D12	30 Hz 18 V 2 ms	1	Locomoción en cinta sin soporte del peso corporal. Actividad EMG bilateral en cuádriceps, isquiotibiales, tibial anterior y tríceps sural. Rango de movimiento y coordinación de la cadera y la rodilla mediante goniómetros. Duración de fases con sensores de fuerza plantares	Prolongación de la fase de equilibrio del ciclo de la marcha, aumento del rango de movimiento de la cadera y la rodilla
	Hofstoetter et al [67]	28-38	3	tcSCS + locomoción	D11-D12	30 Hz 18-27 V 2 ms	1	Locomoción en cinta sin soporte del peso corporal. Actividad EMG bilateral en cuádriceps, isquiotibiales, tibial anterior y tríceps sural. Rango de movimiento y coordinación de la cadera y la rodilla mediante goniómetros. Duración de fases con sensores de fuerza plantares	Aumento de la actividad EMG durante la locomoción con estimulación. Aumento de la flexión de la cadera durante la fase de equilibrio. Menor asistencia manual requerida
		19-56	5	tcSCS + buspirona + entrenamiento	D11/Coxis1/ D11-Coxis1	D11: 30 Hz Coxis1: 5 Hz 80-180 mA 1 ms	2-4 tcSCS + entrenamiento, 10 entrenamientos, 4 tcSCS + buspirona + entrenamiento	Oscilación rítmica de las piernas simulando pasos en posición de gravedad neutral, voluntaria o pasiva. Actividad EMG bilateral en sóleo, gastrocnemio medial, tibial anterior, isquiotibial medio y vasto lateral. Desplazamiento angular de la cadera y la rodilla mediante goniómetros	Tras las sesiones tanto de tcSCS como de tcSCS + buspirona se detecta: mayor desplazamiento angular de la cadera y la rodilla con tcSCS en D11 + Coxis1, especialmente durante oscilaciones voluntarias y combinadas con tcSCS; aumento gradual de la actividad EMG con y sin tcSCS durante oscilaciones pasivas, y mejor coordinación entre los músculos durante oscilaciones pasivas con tcSCS
	Minassian et al [68]	26-64	4	tcSCS + locomoción	D11-D12	30 Hz 100-170 mA 1 ms	1	Actividad EMG bilateral de cuádriceps, isquiotibial, tibial anterior y tríceps sural durante la marcha en cinta con ortesis robótica	Generación de actividad EMG rítmica mediante simulación de pasos mediante ortesis robótica. Aumento de dicha actividad muscular y del número de músculos activos rítmicamente al aplicar tcSCS, también sin presencia de soporte robótico
	Gad et al [69]	35-40	1	tcSCS	D11/Coxis1/ D11-Coxis1	D11: 30 Hz Coxis1: 5 Hz 110-200 mA 1 ms	20 locomoción, 5 tcSCS + locomoción, 5 buspirona + locomoción, 5 tcSCS + buspirona + locomoción	Actividad EMG durante la marcha. Nivel de asistencia robótica media. Desplazamiento angular de la cadera y la rodilla mediante goniómetros. Capacidad de flexión voluntaria de la rodilla en supino. Información subjetiva de cambios diarios observados por el sujeto	Mayor actividad muscular durante la tcSCS simultánea de D11 y Coxis1. Aumento de la actividad voluntaria y, con ello, menor nivel de asistencia robótica tras la tcSCS. Flexión voluntaria de la rodilla tras la tcSCS. Mejora de la valoración diaria subjetiva por parte del sujeto, especialmente tras tcSCS + buspirona
ARAT: Action Research Arm Test; ASIA: American Spinal Injury Association; Co1: coxis 1; COP: centre of pressure; EMA: escala de Ashworth modificada; EEII: extremidades inferiores; EESS: extremidades superiores; EMG: electromiografía; EMT: estimulación magnética transcraneal; GRASSP: Graded Redefined Assessment of Strength, Sensibility and Prehension; PEM: potenciales evocados motores; SCIM: Spinal Cord Independence Measure; tsDCS, estimulación espinal transcutánea por corriente directa; tcSCS, estimulación espinal transcutánea.

Conclusiones

Esta revisión explora el uso de técnicas de estimulación no invasivas cerebrales y medulares para mejorar el déficit motor y la funcionalidad después de una lesión medular adquirida. La mayoría de los artículos sobre la estimulación no invasiva cerebral o medular incluidos en esta revisión describieron una mejora significativa del equilibrio muscular o la funcionalidad de la extremidad superior, del tronco y de la extremidad inferior.

Estimulación cerebral no invasiva para la recuperación de la función motora de la extremidad superior e inferior

Existe mucha variabilidad de consenso entre los autores en cuanto a aspectos como qué modalidad de EMT se aplicó, su intensidad y tiempo, ya que no existe un protocolo específico con el uso de esta técnica. Por lo que refiere a las diferentes modalidades de EMT (EMTr, PAS, STDP, EQP y EMT de pulso pareado con onda indirecta) en pacientes con lesión medular, se han hallado resultados que indican que estas modalidades de estimulación cerebral no invasiva pueden producir mejoras en la extremidad superior en cuanto a fuerza y habilidad en la manipulación de objetos según las pruebas aplicadas en cada estudio. Los autores seleccionaron a pacientes con lesión medular crónica [30,31,42-44,48,49] y la EMTr se utilizó siempre en la modalidad de alta frecuencia [31,42-46]. El único estudio que no describió cambios significativos fue el de Kuppuswamy et al [43], quienes estudiaron la lesión medular crónica, pero sin combinar una terapia rehabilitadora. En cuanto a las sesiones, la mayoría de los autores que aplicaron las diferentes modalidades de EMT lo hicieron en sesiones repetidas [42-49], y en sólo dos trabajos se aplicó una única sesión [30,31]. La mayoría de los autores aplicó la EMT en el área motora de la mano estudiada, excepto Kumru et al [45], quienes aplicaron la EMTr en el vértex y encontraron una mejoría. Otras modalidades de EMT, tipo PAS [48,49], EMT de pulso pareado de onda indirecta [30], STDP [31] o EQP [47], también notificaron mejorías de la funcionalidad y del equilibrio motor de la mano.

Existe poca evidencia sobre el efecto de la tDCS anódica aplicada en el área motora de la mano estudiada y mejoría del déficit motor o la funcionalidad de la extremidad superior. Tres de cuatro artículos realizaron una única sesión, excepto Yozbatiran et al [52], quienes efectuaron 10 sesiones. Se utilizó tDCS anódica de 1 [51,53] o 2 mA [50,53]. Los cuatro artículos describieron alguna mejoría con la tDCS anódica, y en uno no hubo diferencia comparando con el efecto de la estimulación nerviosa eléctrica transcutánea [50]. Dos artículos incluyeron un grupo con sham [52,53] y sólo dos estudios realizaron seguimiento [50,52].

En lo que respecta al uso de la EMT para la mejoría del déficit motor y la función describieron mejoría. Tres estudios de EMTr fueron de alta frecuencia (10 o 20Hz), aplicándola en el vértex [49,59,56]. La PAS produjo sólo un aumento de los potenciales evocados motores (> 20%) en el 54% de los pacientes [58].

Tres artículos emplearon la tDCS para mejorar la funcionalidad de la extremidad inferior. Dos de ellos utilizaron la tDCS anódica de 2 mA en el vértex en 20 sesiones durante la marcha con Lokomat [57] o durante la marcha con una ortesis robótica en 36 sesiones [58]. En el último artículo, combinaron la tDCS anódica de 1 mA sobre el M1 del músculo tibial anterior con PES, estimulando el nervio peroneo común con un tren [59]. Los tres artículos notificaron una mejoría clínica, pero en uno los cambios no eran significativos comparados con el grupo con sham [57].

Estimulación medular no invasiva para la recuperación de la función motora de la extremidad superior e inferior y del tronco

La incorporación de la estimulación no invasiva de la médula espinal (principalmente mediante tcSCS) es aún muy reciente, y existen pocas evidencias sobre sus potenciales efectos beneficiosos, pero los resultados hasta el momento son prometedores. Así, por ejemplo, los cuatro estudios focalizados en la funcionalidad de la extremidad superior informaron de resultados positivos, a pesar de que los grupos experimentales y las condiciones de estimulación variaron de unos a otros. Dos estudios evaluaron a un único paciente [2,63], y en los cuatro estudios se realizaron múltiples sesiones [2,62-64]. Dos estudios utilizaron alta frecuencia (30 Hz) [2,62], otro entre 5 y 30 Hz [64], y un estudio utilizó baja frecuencia (0,2 Hz) [63]. Dos estudios aplicaron la tcSCS en dos zonas [2,62], y otros dos estudios la aplicaron en un solo punto [63,64]. Uno de ellos publicó un aumento de la fuerza voluntaria y una mayor excitabilidad corticoespinal al aplicar una tcSCS de 0,2 Hz durante 14 sesiones [63]. Los cuatro estudios describieron un aumento de la fuerza o el control de la mano y una mejoría de la calidad de vida tras varias sesiones de tcSCS de alta frecuencia a lo largo de 4-9 semanas, que se mantienen hasta tres meses desde la finalización de la intervención [2,62-64]. Además, los beneficios de la tcSCS pueden potenciarse si se aplica durante el ejercicio del miembro específico que se quiera recuperar [2,62], y también si se administra junto con agentes farmacológicos que promuevan la excitabilidad neuronal, como la buspirona [64].

Sólo existen dos estudios que valoran la eficacia de la tcSCS sobre el control postural [7,65]. Los artículos muestran resultados positivos en pacientes que presentan lesión medular crónica con una gravedad ASIA entre A y C. Los parámetros de estimulación en ambos estudios son similares (frecuencia de 15 o 30 Hz). Los datos demuestran que la combinación de estimulación no invasiva a lumbosacra con una tarea favorece la recuperación de la estabilidad y el enderezamiento del tronco, tanto en sedestación como en bipedestación.

En el caso de la aplicación de la tcSCS lumbar para recuperar la función motora en las extremidades inferiores, existen cinco estudios. Dos estudiaron a un paciente [66,69]. Tres estudios realizaron una sesión de tcSCS [66-68], y dos, múltiples sesiones [41,69]. La frecuencia más utilizada fue 30 Hz [66-68], que se combinó con 5 Hz en caso de dos niveles de tcSCS [41,69]. La tcSCS se aplicó a D11-D12 [66-68], y en caso de dos niveles de tcSCS, a Coxis1 [41,69]. Los dos primeros estudios, ambos de los mismos autores [66,67], mostraron cómo sujetos tras una lesión medular incompleta mejoraban sus respuestas musculares durante la locomoción simultánea a la estimulación, así como la flexión y la coordinación entre la cadera y la rodilla. Los sujetos de los siguientes tres estudios tenían una lesión medular completa. En primer lugar, Gerasimenko et al [41], mediante un sistema que minimizaba la gravedad en las piernas con tcSCS y estimulación farmacológica, demostraron que los sujetos pasaron de presentar un nulo movimiento voluntario en las piernas a aumentar progresivamente, e incluso fueron capaces de iniciar el movimiento sin tcSCS. Repitiendo el estudio de estimulación eléctrica [62] y farmacológica [41] en vez de utilizar un sistema antigravedad, el sujeto fue colocado en una ortesis robótica para realizar la locomoción, aumentando la actividad muscular de las extremidades inferiores y reduciendo drásticamente la asistencia manual externa, más incluso durante la intervención farmacológica. Otro grupo [68] notificó mejoría combinando la tcSCS con la locomoción ayudada de una ortesis robótica.

En general, los resultados fueron prometedores para mejorar la deficiencia motora y la funcionalidad en la extremidad superior e inferior después de una lesión medular, independientemente de si la estimulación se aplica al cerebro o a la médula (EMTr, tDCS, tSCS etc.), de la técnica de EMT que se utiliza (EMTr, PAS, STDP, EQP y EMT de pulso pareado con onda indirecta) y del nivel donde se aplica la tcSCS (cervical, dorsal o lumbar).

Según los estudios revisados, las técnicas de EMT, tDCS y tcSCS pueden ser una buena herramienta para aplicar de manera combinada a las terapias convencionales existentes para poder mejorar la funcionalidad de las extremidades superiores, inferiores y del tronco en pacientes con lesión medular subaguda o crónica, especialmente en lesiones medulares incompletas. Sin embargo, notablemente, los estudios de tcSCS consisten en pocos casos o en única sesión, mientras que ningún estudio de EMT, tDCS o tcSCS valora los cambios en la actividad de la vida diaria después de la estimulación cerebral o después de la estimulación medular.

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Non-invasive brain and spinal cord stimulation for motor and functional recovery after a spinal cord injury

Introduction. Spinal cord injury is a traumatic or non-traumatic event that causes an alteration of sensory, motor or autonomic functioning and ultimately affects the physical, psychological and social well-being of the person who suffers it. A comprehensive approach to spinal cord injury requires many health resources and can place a considerable financial burden on patients, their families and the community.

Aim. To review the literature published to date on the use of non-invasive brain stimulation, including repetitive transcranial magnetic stimulation (rTMS), transcranial direct current stimulation (tDCS), and transcutaneous non-invasive spinal cord stimulation (tcSCS), as therapeutic strategies to improve the functionality of patients with spinal cord injury. The studies were grouped as addressing either non-invasive brain stimulation or non-invasive spinal cord stimulation.

Development. Altogether 32 studies were identified: 21 involving brain stimulation (14 in rTMS and 7 in tDCS) and 11 with spinal cord stimulation (tcSCS). All the studies were conducted in adult patients who had undergone a spinal cord injury. Despite significant variability in treatment protocols, patient characteristics and clinical assessment, the changes observed were reported in almost all the studies without producing any side effects and with motor or functional improvement.

Conclusion. Non-invasive brain stimulation, as well as spinal cord stimulation, are promising techniques for the rehabilitation of patients with spinal cord injury due to their novelty, effectiveness and minimal side effects.

Key words. Gait. Motor function. Non-invasive stimulation. Spinal cord injury. Transcranial direct current stimulation. Transcranial magnetic stimulation. Transcutaneous spinal-cord stimulation.

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