Primer Congreso Virtual Iberoamericano de Neurología  Barra de Navegación

COMUNICACION NUMERO 7

 

TITULO

ACTIVACIÓN CEREBRAL DURANTE UN EJERCICIO BIMANUAL

 

AUTORES

ML Cuadrado, JA Arias*, JL González, JA Egido, E Varela de Seijas

Servicio de Neurología, Hospital Clínico de San Carlos. *Facultad de Ciencias de la Salud, Universidad Alfonso X el Sabio. Madrid. España

Dirección de correo electrónico: josari@uax.es

 

TITULO |  AUTORES |  RESUMEN |  INTRODUCCION
MATERIAL Y METODOS | RESULTADOS | ICONOGRAFIA |  DISCUSION Y CONCLUSIONES
BIBLIOGRAFIA |  ENVIAR COMENTARIOS |  VOLVER AL INDICE

   

RESUMEN

Introducción y objetivos:
En los sujetos sanos la fuerza ejercida por un grupo muscular durante un ejercicio bilateral con máximo esfuerzo es menor que la ejercida durante un ejercicio unilateral. Probablemente el control nervioso de la motilidad difiera en uno y otro caso. Nuestro objetivo fue estudiar y comparar la activación cerebral con el movimiento de una y de ambas manos mediante Doppler transcraneal (DTC).

Material y métodos:
Incluimos 30 voluntarios sanos (19 varones y 11 mujeres; edad media 65,4 ± 9,5 años). Mediante DTC por vía transtemporal, evaluamos los cambios relativos de velocidad media (Vm) en ambas arterias cerebrales medias durante un ejercicio de oposición secuencial de los dedos de una mano (la contralateral) y de las dos manos.

Resultados:
La activación desencadenada por el ejercicio realizado con la mano contralateral al hemisferio estudiado fue mayor que la desencadenada por el ejercicio con ambas manos (t de Student; p<0,0001).

Conclusiones:
La activación funcional de cada hemisferio cerebral no es necesariamente mayor con el ejercicio de ambas manos que con el de la mano contralateral. El posible aumento de actividad por la contribución añadida al movimiento ipsilateral en el primer caso se podría ver compensado por una inhibición transhemisférica simultánea.

 

INTRODUCCION

En la motricidad de sujetos sanos se ha descrito el fenómeno conocido como déficit bilateral, según el cual la fuerza ejercida por un grupo muscular durante un ejercicio bilateral con el máximo esfuerzo es menor que la ejercida durante un ejercicio unilateral, también con el máximo esfuerzo [1,2]. Parece, por tanto, que durante un movimiento bilateral existe cierta interferencia entre los movimientos de uno y otro lado. Aunque los mecanismos no están claros, es probable que este tipo de interferencia tenga su sustrato anatomofisiológico en las conexiones nerviosas que se extienden entre las áreas de control motor de ambos hemisferios cerebrales a través del cuerpo calloso [2].

Desde hace tiempo se sabe que continuamente existe un acoplamiento entre el flujo sanguíneo cerebral (FSC) regional y la actividad neuronal en un área determinada del cerebro [3,4]. De hecho, en las últimas décadas se han desarrollado múltiples técnicas que evalúan la función cerebral a partir de mediciones de flujo sanguíneo. El Doppler transcraneal (DTC) es una técnica no invasiva capaz de registrar de modo continuo las velocidades de flujo sanguíneo en las principales arterias cerebrales. A pesar de que el DTC no mide valores absolutos de FSC, los cambios de velocidad de flujo se correlacionan con los cambios de flujo sanguíneo en los territorios irrigados por dichas arterias, lo que ha permitido la aplicación del DTC en estudios de activación cerebral [5,6].

El objetivo de nuestro trabajo fue estudiar y comparar el efecto de la actividad motora uni y bimanual sobre el FSC en los hemisferios cerebrales de sujetos sanos. Con esa finalidad, recurrimos a la técnica de DTC para medir los cambios en la velocidad de flujo sanguíneo en las arterias cerebrales medias (ACM) durante un ejercicio motor realizado con una y con ambas manos.

 

MATERIAL Y METODOS

En este trabajo incluimos 30 voluntarios sanos, sin antecedentes de ninguna enfermedad cerebral conocida y de ningún déficit motor de otro origen. Todos ellos eran diestros según el Cuestionario de Edimburgo. La edad media fue de 65,4 ± 9,5 años (rango: 42 a 79 años) y la distribución de sexos fue de 19 varones y 11 mujeres. Durante la prueba de DTC, el sujeto examinado permaneció en decúbito supino sobre una camilla situada en una habitación con luz tenue y con ruido de fondo. Antes de encender el aparato de DTC, se le instruyó para que realizara de la forma más precisa posible el movimiento que habría de ejecutar durante las fases de activación del estudio. Se trataba de un ejercicio de oposición en el que el extremo del pulgar debía tocar la punta de los restantes dedos de la mano de forma secuencial. El ritmo del movimiento (3 oposiciones cada 2 segundos) se marcaba con un metrónomo que se mantenía encendido durante todo el estudio. Este ejercicio se debía realizar con una o con las dos manos simultáneamente.

Para llevar a cabo el estudio de DTC, se empleó un aparato de Doppler pulsado de 2 MHz (modelo TC2-64B de la casa EME, Überlingen, Alemania), al que se conectó una sonda diseñada para monitorización. Después de seleccionar en cada uno de los dos lados la posición y angulación en que se obtenía una mejor señal de flujo correspondiente al segmento M1 de la ACM por vía transtemporal, a una profundidad de insonación de 50 o 55 mm, se fijó la sonda a la cabeza del sujeto por medio de una banda elástica. En la pantalla del monitor aparecían en tiempo real los cambios hemodinámicos en la ACM explorada a lo largo de 14 segundos y el valor de la velocidad media de flujo (Vm) en cm/s en dicho intervalo. Cada estudio de DTC constaba de dos etapas ordenadas de forma aleatoria: una en que el sujeto movía la mano contralateral a la ACM insonada y otra en que movía simultáneamente ambas manos. En cada una de estas etapas se imprimieron dos registros gráficos: (1) uno basal, con el paciente relajado y en reposo absoluto, siempre después de que el valor de la Vm de la ACM se hubiera mantenido estable durante al menos tres minutos (con oscilaciones máximas de ± 2 cm/s) y (2) otro con activación motora, recogido entre los 90 y los 120 segundos tras el inicio del ejercicio manual correspondiente. Para cada una de las dos ACM, la derecha y la izquierda, se calcularon los incrementos de la Vm durante los movimientos con una y con dos manos. El incremento se definió como el cambio porcentual de la Vm con el ejercicio con respecto al nivel basal, de acuerdo con la fórmula: 100 x [Vm ejercicio - Vm basal ] / Vm basal. Este valor puede ser tomado como un buen índice de activación cerebral, dado que refleja los cambios de FSC y que en su cálculo se anulan los efectos del ángulo de insonación sobre los valores de velocidad obtenidos. Para las comparaciones de los incrementos, se utilizó la prueba t de Student. Inicialmente se compararon los valores correspondientes al lado derecho y al lado izquierdo y, en una fase posterior, los incrementos con el movimiento de una mano y de dos manos.

 

RESULTADOS

En la tabla 1 se muestran los incrementos de Vm en la ACM derecha y en la ACM izquierda tanto para el movimiento de la mano contralateral como para el movimiento de ambas manos. Dado que no hallamos diferencias significativas entre los valores correspondientes a cada una de las dos ACM, decidimos crear dos nuevas variables resultantes de tomar la media aritmética entre los incrementos en el lado derecho y en el lado izquierdo con cada uno de los dos tipos de ejercicio. Los valores de estas variables fueron de 17,5 ± 9 % para el incremento de Vm con el movimiento unimanual y de 14,1 ± 7,9 % para el incremento de Vm con el movimiento bimanual. Por tanto, la respuesta desencadenada por el ejercicio realizado con la mano contralateral al hemisferio estudiado fue mayor que la desencadenada por el ejercicio con ambas manos, siendo la diferencia 3,5 ± 3,7 % (t de Student; p<0,0001).

Tabla 1. Incrementos porcentuales de Vm en la ACM derecha y en la ACM izquierda durante el movimiento de la mano contralateral y durante el movimiento de ambas manos (datos mostrados como media ± desviación estándar).

  Movimiento contralateral Movimiento bilateral
ACM derecha 17,3 ± 10,3 % 13,7 ± 8,7 %
ACM izquierda 17,8 ± 9,6 % 14,5 ± 8,4 %

Vm: Velocidad media de flujo

ACM: Arteria cerebral media

 

ICONOGRAFIA

Figura - 1
Figura - 1

 

DISCUSION Y CONCLUSIONES

En las últimas décadas numerosos investigadores han empleado modernas técnicas electrofisiológicas y de medición de flujo sanguíneo con el fin de analizar el funcionamiento del cerebro del hombre durante los movimientos de la mano. En estos trabajos se ha demostrado de forma consistente que cada hemisferio cerebral ejerce un control predominante sobre la motilidad de la mano contralateral y que también participa, aunque en mucha menor medida, en la motilidad de la mano ipsilateral [7]. Sin embargo, apenas se ha investigado el funcionamiento cerebral con el movimiento simultáneo de ambas manos a pesar de la importancia de la coordinación bimanual en las actividades de la vida diaria [8].

En principio, cabría esperar que la activación de un hemisferio cerebral fuese algo más importante con el movimiento de ambas manos que con el de la mano contralateral, puesto que en el primer caso existiría una contribución añadida al movimiento de la mano ipsilateral. Sin embargo, en determinados estudios de neuroimagen funcional las áreas de la corteza motora activadas con tareas contralaterales y bilaterales han sido de dimensiones similares [9]. Por otra parte, en nuestro trabajo el ascenso de velocidad sanguínea en cada ACM no sólo no ha sido mayor, sino que se ha mostrado significativamente menor con el ejercicio bimanual que con el de la mano contralateral. Estos hallazgos sugieren que la activación funcional de cada hemisferio cerebral no es necesariamente mayor con el movimiento simultáneo de las dos manos que con el movimiento de la mano contralateral y que, incluso, puede ser menor. Esta podría ser la base neurofisiológica del fenómeno conocido como déficit bilateral, según el cual la fuerza ejercida por un grupo muscular durante un ejercicio bilateral con el máximo esfuerzo es menor que la que puede llegar a alcanzar el mismo grupo muscular durante un ejercicio estrictamente unilateral [1,2].

Las áreas motoras de los dos hemisferios cerebrales están conectadas entre sí por medio de fibras que atraviesan el cuerpo calloso y que se extienden entre regiones corticales homólogas. A estas conexiones interhemisféricas se les ha atribuido, precisamente, un papel en el control motor bilateral. Algunas investigaciones realizadas con estimulación eléctrica y magnética transcraneal han encontrado evidencias de que la corteza motora de un lado recibe influencias transcallosas de tipo inhibidor desde la corteza motora del lado opuesto [10-12]. En condiciones fisiológicas, esta inhibición sobre la corteza motora opuesta puede ponerse en marcha durante el movimiento de una sola mano, facilitando el movimiento estrictamente unilateral en determinadas condiciones [13]. Pero también es posible que la inhibición transcallosa discurra en los dos sentidos durante el movimiento de las dos manos. Así, cada uno de los dos hemisferios cerebrales en funcionamiento se podría ver en parte inhibido por los impulsos originados en el hemisferio cerebral opuesto. Esto explicaría la interferencia que aparentemente se produce sobre la actividad neuronal de un hemisferio cuando las dos manos están en movimiento (Figura 1).

En conclusión, hemos hallado indicios ultrasonográficos que apoyan la influencia de impulsos inhibidores sobre la activación hemisférica durante el movimiento de ambas manos. Como consecuencia de esta inhibición, la activación neuronal en cada hemisferio podría no superar a la activación que tiene lugar con el movimiento aislado de la mano contralateral o, incluso, ser de menor magnitud. Dichos impulsos inhibidores podrían proceder del hemisferio cerebral opuesto y llegar a través del cuerpo calloso.

 

BIBLIOGRAFIA

 

  1. Koh TJ, Grabiner MD, Clough CA. Bilateral deficit is larger for step than for ramp isometric contractions. J Appl Physiol 1993; 74:1200-1205.
  2. Archontides C, Fazey JA. Inter-limb interactions and constraints in the expression of maximum force: a review, some implications and suggested underlying mechanisms. J Sports Sci 1993; 11:145-158.
  3. Lou HC, Edvinsson L, McKenzie ET. The concept of coupling blood flow to brain function: revision required? Ann Neurol 1987; 22:289-297.
  4. Kuschinsky W. Coupling of blood flow and metabolism in the brain. The classical view. En Seylaz J, Sercombe R (eds): Neurotransmission and cerebrovascular function II. Amsterdam, Elsevier Science, 1989, pp 331-342.
  5. Sorteberg W. Cerebral artery blood velocity and cerebral blood flow. En Newell DW, Aaslid R (eds): Transcranial Doppler. New York, Raven Press, 1992, pp 57-66.
  6. Jørgensen LG. Transcranial Doppler ultrasound for cerebral perfusion. Acta Physiol Scand 1995; 154 Suppl 625:1-44.
  7. Porter R, Lemon R. Corticospinal function and voluntary movement. New York, Oxford University Press, 1993.
  8. Wiesendanger M, Kazennikov O, Perrig S, Kaluzny P. Two hands-one action. The problem of bimanual coordination. En Wing AM, Haggard P, Flanagan JR (eds): Hand and brain. The neurophysiology and psychology of hand movements. San Diego, Academic Press, 1996, pp 283-300.
  9. Kim SG, Ashe J, Georgopoulos P, Merkle H, Ellermann JM, Menon RS, Ogawa S, Ugurbil K. Functional imaging of human motor cortex at high magnetic field. J Neurophysiol 1993; 69:297-302.
  10. Ferbert A, Priori A, Rothwell JC, Day BL, Colebatch JG, Marsden CD. Interhemispheric inhibition of the human motor cortex. J Physiol (Lond) 1992; 453:525-546.
  11. Meyer BU, Röricht , von Einsiedel H, Kruggel F, Weindl A. Inhibitory and excitatory interhemispheric transfer between motor cortical areas in normal humans and patients with abnormalities of the corpus callosum. Brain 1995; 118:429-440.
  12. Schnitzler A, Kessler KR, Benecke R. Transcallosally mediated inhibition of interneurons within human primary motor cortex. Exp Brain Res 1996; 112:381-391.
  13. Geffen GM, Jones DL, Geffen LB. Interhemispheric control of manual motor activity. Behav Brain Res 1994; 64:131-140.

 

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