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Análisis de la neuroplasticidad cerebral después de un accidente cerebrovascular isquémico, en pacientes con rehabilitación física de moderada a alta intensidad

Análisis de la neuroplasticidad cerebral después de un accidente cerebrovascular isquémico, en pacientes con rehabilitación física de moderada a alta intensidad

Autora principal: Mariela Valverde Montoya

Vol. XIX; nº 13; 394

Analysis of brain neuroplasticity after ischemic stroke, in patients with moderate to high intensity physical rehabilitation

Fecha de recepción: 03/06/2024

Fecha de aceptación: 02/07/2024

Incluido en Revista Electrónica de PortalesMedicos.com Volumen XIX. Número 13 Primera quincena de Julio de 2024 – Página inicial: Vol. XIX; nº 13; 394

Autores: Mariela Valverde Montoya1, Melissa Escalante González2, Alejandro Francisco González Badilla3, Walter Agustín Loría Montoya4.

  1. Mariela Valverde Montoya, investigadora independiente, Universidad Internacional de las Américas, San José, Costa Rica.

ORCID: https://orcid.org/0009-0002-0737-5764

  1. Melissa Escalante González, Asociación de Bienestar Social, San José, Costa Rica.

ORCID: https://orcid.org/0009-0005-2961-449X

  1. Alejandro Francisco González Badilla, Médico de empresa, Servicios Médicos Matapalo, investigador independiente, Guanacaste, Costa Rica

ORCID: https://orcid.org/0009-0002-6879-3521

  1. Walter Agustín Loría Montoya, Hospital Maximiliano Peralta, Cartago, Costa Rica.

ORCID: https://orcid.org/0009-0004-8964-8897

Resumen: El accidente cerebrovascular (ACV) es una de las principales causas de mortalidad y discapacidad en el mundo. Los ACV de origen isquémico representan aproximadamente el 80 % de los casos. Dada su gravedad y alta incidencia mundial, esta patología requiere protocolos sistematizados que permitan reducir los tiempos de atención, así como la morbilidad y mortalidad asociadas. El uso de programas de formación y la optimización del tratamiento agudo han demostrado ser eficaces en la reducción de la morbimortalidad en los últimos años. En la actualidad, reviste gran relevancia científica el análisis de la neuroplasticidad cerebral inducida por la rehabilitación física en pacientes tras un ACV. Se destaca que esta neuroplasticidad constituye un proceso que engendra cambios estructurales y funcionales adaptativos en el cerebro después de sufrir una lesión cerebral traumática. Estos cambios pueden tener repercusiones beneficiosas, neutras o negativas. Por su parte, la rehabilitación física, especialmente en lo concerniente al entrenamiento cardiorrespiratorio y, en menor medida, al entrenamiento mixto, disminuye la discapacidad durante o después del tratamiento convencional de los accidentes cerebrovasculares. Este efecto podría ser mediado por una mejora en la movilidad y el equilibrio. Existe evidencia suficiente para abogar por la inclusión del entrenamiento cardiorrespiratorio y mixto, que incorpora la caminata, en los programas de rehabilitación posteriores al ACV para mejorar el estado físico, el equilibrio, la velocidad y la capacidad de marcha. Además, el ejercicio físico constituye una intervención terapéutica en los programas de rehabilitación que, más allá de los beneficios conocidos relacionados con el acondicionamiento físico, la funcionalidad, el estado de ánimo y la salud cardiovascular, también puede potenciar el proceso de neuroplasticidad. Sin embargo, se requieren más ensayos aleatorizados y estudios sistemáticos bien diseñados para determinar la prescripción óptima de ejercicio, el espectro de beneficios y los efectos a largo plazo que pueden obtenerse.

Palabras clave: neuroplasticidad cerebral, rehabilitación física, accidente cerebrovascular, ejercicio físico.

Abstract: Stroke (CVA) is one of the main causes of mortality and disability in the world; strokes of ischemic origin represent approximately 80% of cases. Due to its severity and high worldwide incidence, this pathology requires systematized protocols that allow for reduced care times, morbidity, and mortality. Because the use of training programs and optimization of acute treatment have proven to be effective in reducing morbidity and mortality in recent years. Currently, the analysis of brain neuroplasticity induced by physical rehabilitation in patients after a stroke is of great scientific relevance, mentioning that this represents a process that makes adapted structural and functional changes in the brain after suffering a traumatic brain injury. and that these changes may represent some benefit, neutral or negative. For its part, physical rehabilitation, in relation to cardiorespiratory training, and to a lesser extent, mixed training, reduce disability during or after usual stroke care; which could be mediated by an improvement in mobility and balance. There is sufficient evidence to incorporate cardiorespiratory and mixed training, including walking, into post-stroke rehabilitation programs to improve fitness, balance, speed, and walking ability. Furthermore, physical exercise is a therapeutic intervention in rehabilitation programs that, beyond the known benefits related to physical conditioning, functionality, mood and cardiovascular health, can also enhance the neuroplasticity process. However, more randomized trials and well-designed systematic studies are needed to determine the optimal exercise prescription, range of benefits, and long-term benefits.

Keywords: Brain neuroplasticity, physical rehabilitation, stroke, physical exercise.

DECLARACIÓN DE LOS AUTORES

Todos ellos han participado en su elaboración y no tienen conflictos de intereses.

La investigación se ha realizado siguiendo las pautas éticas internacionales para la investigación relacionada con la salud en seres humanos elaborada por el Consejo de Organizaciones Internacionales de las Ciencias Médicas (CIOMS) en colaboración con la Organización Mundial de la Salud (OMS).

El manuscrito es original y no contiene plagio. El manuscrito no ha sido publicado en ningún medio y no está en proceso de revisión en otra revista.

Introducción

El accidente cerebrovascular (ACV) es una de las principales causas de mortalidad a nivel mundial, además de ser responsable del aumento de casos de discapacidad crónica. Esta enfermedad se produce como consecuencia de una lesión isquémica cerebral, con múltiples causas, que pueden ser, en resumen, de origen trombótico o embólico (1).

Es importante destacar que el ACV es la principal causa de discapacidad en personas mayores de 40 años. Además, existe un consenso internacional en la literatura médica científica que señala que el manejo médico-farmacológico actual del ACV isquémico no logra proporcionar resultados totalmente satisfactorios en los pacientes que han sufrido un ACV (1).

Es así que el ACV se define como un conjunto de signos y síntomas caracterizados por un déficit neurológico de inicio súbito, causado por la oclusión total o parcial de una arteria cerebral. Dentro del espectro clínico de esta enfermedad se incluyen el evento vascular cerebral isquémico y el ataque isquémico transitorio, que anteriormente se diferenciaban según la duración del cuadro clínico. Sin embargo, en la actualidad, se considera que el ataque isquémico transitorio (AIT) tiene una duración menor a veinticuatro horas (2). Es importante añadir que los deterioros cognitivos inducidos por un ACV afectan la calidad de vida a largo plazo (3). No obstante, en las últimas décadas, el manejo de los accidentes cerebrovasculares ha experimentado cambios significativos desde la apertura de unidades modernas de rehabilitación y terapia del habla temprana para pacientes que han sufrido un ACV (1).

Es fundamental señalar que preservar la salud cardiovascular es crucial para reducir el riesgo de ACV (4). Sin embargo, la rehabilitación de accidentes cerebrovasculares suele proporcionar una oportunidad limitada para el ejercicio cardiovascular, y aún se desconocen los parámetros óptimos de entrenamiento cardiovascular para maximizar la recuperación en los sobrevivientes de accidentes cerebrovasculares.

En este contexto, el objetivo de esta investigación es analizar la neuroplasticidad cerebral después de un ACV isquémico en pacientes sometidos a rehabilitación física de moderada intensidad.

Método:

El presente artículo constituye una revisión bibliográfica de tipo cualitativo, con un diseño basado en la teoría fundamentada. Se parte de datos previamente expuestos y otros no sugerentes, obtenidos de artículos científicos seleccionados mediante los siguientes criterios de inclusión: idiomas español e inglés, estudios de investigación médica publicados entre 2019 y 2024, con la excepción de dos artículos publicados anteriormente que contenían información relevante para la presente investigación. Los datos se recopilaron de revistas médicas científicas y revisiones sistemáticas mediante diversas fuentes digitales, como Google Académico, SciELO, PubMed, Redalyc y Elsevier. Se utilizaron palabras clave como “neuroplasticidad”, “accidente cerebrovascular”, “rehabilitación física” y “ejercicio físico”.

Neuroplasticidad cerebral

La neuroplasticidad es un proceso que conlleva cambios estructurales y funcionales adaptativos en nuestro cerebro tras sufrir una lesión cerebral traumática (5). Estos cambios pueden ser beneficiosos, neutros o negativos. El cerebro tiene la capacidad de reorganizar vías, establecer nuevas conexiones y también generar neuronas, todo ello gracias a la neuroplasticidad.

Este fenómeno permite que el tejido nervioso experimente cambios adaptativos o reorganizacionales en un estado fisiológico, ya sea con o sin alteración. En esta misma línea, Förste et al. (6) mencionan que la plasticidad cerebral es siempre un proceso activo y constituye la base del neurodesarrollo, siendo inseparable de él. Los cambios en la estructura cerebral requieren de un equilibrio adecuado entre la homeostasis y la producción de nuevas sinapsis y redes neuronales, que no debe ser ni demasiado rígido ni demasiado flexible. En esta maleabilidad intervienen factores genéticos, moleculares y celulares que influyen en la dinámica de las conexiones sinápticas y la formación de circuitos neuronales, determinando la ganancia o pérdida de conductas o funciones (6).

Tipos de plasticidad

Se admite la posibilidad de que existan varios tipos de plasticidad neuronal, en los que se consideran fundamentalmente factores como la edad de los pacientes, la naturaleza de la enfermedad y los sistemas afectados (7).

Por edades:

  1. Plasticidad del cerebro en desarrollo.
  2. Plasticidad del cerebro en periodo de aprendizaje.
  3. Plasticidad del cerebro adulto.

Por patologías:

  1. Plasticidad del cerebro malformado.
  2. Plasticidad del cerebro con enfermedad adquirida.
  3. Plasticidad neuronal en las enfermedades metabólicas.

Por sistemas afectados:

  1. Plasticidad en las lesiones motrices.
  2. Plasticidad en las lesiones que afectan cualquiera de los sistemas sensitivos.
  3. Plasticidad en la afectación del lenguaje.
  4. Plasticidad en las lesiones que alteran la inteligencia.

En relación con lo anterior, Sierra et al. (8) señalan que la plasticidad anatómica de las neuronas en el sistema nervioso central es un fenómeno común en la sinapsis, tanto en condiciones de estimulación fisiológica como en condiciones ambientales, y estos pueden originar cambios numéricos y morfológicos. Sin embargo, la plasticidad del axón difiere de la sinapsis, ya que se considera un fenómeno específico, apreciado después de una lesión parcial.

Neurogénesis

El hipocampo es una estructura encefálica que presenta una capacidad de neuroplasticidad tanto estructural como sináptica. Por su parte, la plasticidad sináptica se caracteriza por el fortalecimiento, adelgazamiento y/o remodelación de las sinapsis existentes. La neurogénesis hipocampal adulta puede definirse como el proceso de producción de nuevas neuronas a partir de células madre neurales o células progenitoras (9).

Ubicado en el lóbulo temporal de cada hemisferio encefálico, el hipocampo se subdivide en regiones CA (del latín Cornu Ammonis; organizadas en subregiones denominadas CA1, CA2, CA3 y CA4) y el giro dentado (GD). El GD es una estructura trilaminar dividida en capa molecular (ocupada principalmente por las dendritas de las células granulares y polimórficas), capa granular (la capa principal de células que posee cuerpos celulares pequeños y esféricos) y capa polimórfica (también llamada de hilo, donde se encuentran las células musgosas) (9).

En esta misma línea de investigación, es importante señalar que el hipocampo ventral presenta una conectividad más intensa con la amígdala y los núcleos endocrinos y autonómicos del hipotálamo, y se proyecta preferentemente en los núcleos medial, intercalado y basomedial de la amígdala, así como en el área de transición de la amígdala-hipocampo. Por otro lado, el hipocampo dorsal tiene eferencias en las regiones más laterales de la amígdala (9).

Las proyecciones de la corteza infralímbica y prelímbica, involucradas en la regulación emocional, parten del hipocampo ventral con vías de entrada hacia las partes ventromediales de la corteza entorrinal. Por otro lado, la corteza cingulada anterior y la corteza retroesplenial parecen estar implicadas en el procesamiento espacial, ya que sus proyecciones están relacionadas inicialmente con el hipocampo dorsal a través de las partes dorsales y laterales de la corteza entorrinal. La conectividad hipocampal parece presentar una diferencia en la composición de neurotransmisores a lo largo del eje del hipocampo. La inervación colinérgica y dopaminérgica es más densa en el hipocampo dorsal, mientras que las concentraciones de noradrenalina y serotonina son más altas en el hipocampo ventral (9).

Ejercicio físico

El ejercicio físico se define como la actividad física planeada, estructurada y repetitiva que tiene como objetivo mejorar o mantener la condición física. Al prescribir ejercicios físicos, se consideran los componentes del entrenamiento: 1) frecuencia (número de sesiones por semana); 2) tipo de ejercicio físico (aeróbico o anaeróbico); 3) intensidad (nivel de esfuerzo exigido en la sesión de entrenamiento); 4) volumen (considerando variables como tiempo, velocidad, repeticiones y descanso); 5) duración (tiempo durante el cual el entrenamiento puede ser sostenido). Estos parámetros determinan la adaptación y los beneficios relacionados con la aptitud física y la salud mental. Por su parte, el término “aptitud física” abarca componentes vinculados con la salud y habilidades físicas, como la aptitud cardiorrespiratoria, la fuerza muscular y la resistencia, además de la composición corporal, la flexibilidad y la aptitud neuromotora (10).

El ejercicio físico puede clasificarse en aeróbico y anaeróbico, según los sustratos metabólicos predominantes durante la práctica de la actividad. Algunos ejemplos de ejercicios físicos aeróbicos son caminar, correr, andar en bicicleta, nadar y bailar. Dentro de los ejercicios físicos anaeróbicos se incluyen los ejercicios con pesas, comúnmente conocidos como musculación (10).

Estado físico

El estado físico es un conjunto de atributos que las personas tienen o logran, y se relaciona con la capacidad para realizar actividad física (11). Los atributos del estado físico son los siguientes:

  1. Estado cardiorrespiratorio: Garantiza la realización de actividad física prolongada. Se relaciona con el aporte de oxígeno y nutrientes proporcionados por el sistema cardiovascular y pulmonar, y la capacidad del músculo para utilizar este aporte.
  2. Fuerza muscular: Es la capacidad de un músculo o grupos de músculos para generar tensión bajo condiciones específicas.
  3. Composición corporal: Hace referencia a la distribución de tejido adiposo, masa muscular y mineral óseo en el cuerpo.
  4. Movilidad y amplitud articular: Es la capacidad de realizar movimientos articulares pasivos y activos dentro de un rango determinado de amplitud (11).

Discusión: 

Penna et al. (12), en su investigación de tipo revisión sistemática, evaluaron el impacto del ejercicio aeróbico en la neuroplasticidad a través de la evaluación de las redes neuronales y la excitabilidad neuronal, los factores neurotróficos o la evaluación cognitiva y funcional. Refieren que los estudios que evaluaron los efectos del ejercicio aeróbico en la neuroplasticidad después de un ACV, medido a través de la resonancia funcional (RMNf) o la excitabilidad cortical, han mostrado resultados divergentes, pero el ejercicio aeróbico potencialmente puede modificar la red neuronal, medida a través de la RMNf. Además, el ejercicio aeróbico combinado con el entrenamiento cognitivo mejora ciertos dominios cognitivos vinculados al aprendizaje motor. Además, el ejercicio aeróbico combinado con el entrenamiento cognitivo mejora ciertos dominios cognitivos vinculados al aprendizaje motor.

Por su parte, Montero et al. (13) realizaron una investigación de tipo revisión sistemática sobre la influencia del entrenamiento de intervalos de alta intensidad en los marcadores de neuroplasticidad en pacientes después de un ACV. Estos autores refieren que el entrenamiento de intervalos de alta intensidad (HIIT) facilita la recuperación neuronal en respuesta a una lesión isquémica. Este tipo de entrenamiento aumenta las concentraciones plasmáticas de lactato, BDNF y VEGF, que son factores neurotróficos y de crecimiento involucrados en la neuroplasticidad. En esta misma línea de investigación, Wiener et al. (14) realizaron una investigación de tipo revisión sistemática que evaluó la evidencia sobre la eficacia del entrenamiento a intervalos de HIIT para mejorar la condición física y la movilidad después del ACV, se menciona que los protocolos HIIT oscilaron de 20 a 30 minutos por sesión, de 2 a 5 veces por semana y de 2 a 8 semanas en total. El HIIT se entregó en una cinta de correr en cinco estudios y en una bicicleta estática en un estudio. Por lo tanto, los investigadores refieren que, en cuanto a las medidas de aptitud física, el HIIT produjo mejoras significativas en el consumo máximo de oxígeno en comparación con la línea de base, pero el efecto no fue significativo en comparación con el ejercicio continuo de intensidad moderada (MICE). En cuanto a las medidas de movilidad, el HIIT produjo mejoras significativas en la prueba de caminata de 10 metros (10MWT), la prueba de caminata de 6 minutos (6MWT), la escala de equilibrio de Berg (BBS), las categorías de ambulancia funcional (FAC), la prueba de tiempo de subida y marcha y la evaluación motora de Rivermead en comparación con la línea de base. El efecto de HIIT fue significativo en comparación con MICE en el 10MWT y el FAC, pero no en el 6MWT o el BBS.

Por otra parte, Saunders et al. (15) en su investigación de tipo de revisión sistemática acerca del entrenamiento con ejercicios físicos para pacientes con ACV, estos investigadores incluyeron 75 estudios, con 3017 participantes que en su mayoría podían deambular, que comprendían intervenciones de entrenamiento cardiorrespiratorio. Los resultados de estos investigadores mostraron beneficios múltiples para el estado físico (VO2 máximo y fuerza), a movilidad (velocidad al caminar) y la funcionalidad física (equilibrio). Estos efectos físicos tendieron a ser específicos de la intervención y la evidencia en su mayoría fue de certeza baja o moderada.

Conclusión:

En relación con todo lo anterior, se puede determinar que el ejercicio físico es una intervención terapéutica esencial en los programas de rehabilitación que, más allá de los beneficios conocidos vinculados con el acondicionamiento físico, la funcionalidad, el estado de ánimo y la salud cardiovascular, también puede potenciar el proceso de neuroplasticidad. Las respuestas a la neuroplasticidad parecen más sólidas en los programas de entrenamiento de ejercicio de intensidad moderada a alta, aunque la heterogeneidad en la dosis-respuesta y las evaluaciones de neuroplasticidad no uniformes limitan la generalización de estos resultados (12). Por ello, existe un consenso en la literatura internacional que subraya la necesidad de más investigaciones científicas con un mayor número de participantes y estudios de mayor duración.

Además, es importante señalar que el HIIT mejora la recuperación posterior al ACV al aumentar los marcadores de neuroplasticidad. Sin embargo, el número limitado de estudios indica que se necesitan investigaciones futuras que evalúen este efecto y analicen el número de intervalos y su duración para maximizar los beneficios (13). También existe evidencia preliminar de que el HIIT puede ser una intervención de rehabilitación efectiva para mejorar algunos aspectos de la condición física cardiorrespiratoria y la movilidad después del ACV (14).

El entrenamiento cardiorrespiratorio y, en menor medida, el entrenamiento mixto, reducen la discapacidad durante o después de la atención habitual de los accidentes cerebrovasculares, lo cual podría deberse a una mejora en la movilidad y el equilibrio. Hay evidencia suficiente para incorporar el entrenamiento cardiorrespiratorio y mixto, que incluye caminata, en los programas de rehabilitación posteriores al ACV para mejorar el estado físico, el equilibrio, la velocidad y la capacidad de caminata. Se ha sugerido que la magnitud del aumento del VO2 máximo después del entrenamiento cardiorrespiratorio reduce el riesgo de hospitalización por ACV en un 7 %. La función cognitiva no ha sido investigada de forma suficiente, a pesar de ser un resultado clave de interés para los pacientes. Se necesitan más ensayos aleatorizados bien diseñados para determinar la prescripción óptima de ejercicio, el rango de beneficios y cualquier beneficio a largo plazo (15).

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