Estimulación de la médula espinal y respiración después de una lesión

La lesión de la médula espinal (SCI) se asocia comúnmente con déficits de control motor. Cuando una lesión altera el control de los músculos del tronco, la función respiratoria se ve comprometida y provoca complicaciones respiratorias (incluidas las relacionadas con COVID19), una de las principales causas de morbilidad y mortalidad en pacientes con LME crónica. Sin embargo, ninguna de las modalidades de rehabilitación respiratoria para esta población ha demostrado ser clínicamente efectiva.

El trabajo anterior demostró que la función motora respiratoria se puede mejorar mediante el uso del protocolo de entrenamiento respiratorio de umbral de presión inspiratoria-espiratoria. Se ha encontrado que estas mejoras están asociadas con el motor respiratorio y la plasticidad basada en la actividad autonómica. Sin embargo, debido a la baja excitabilidad de las redes espinales por debajo de la lesión, la efectividad de esta intervención se limita a los niveles de capacidad funcional conservados después de la lesión.

La estimulación epidural (scES) puede activar redes espinales por debajo del nivel de la lesión de la médula espinal. Se demostró que la scES tónica a nivel lumbar en personas con SCI conduce a cambios dependientes del voltaje en el patrón de respiración y mejora la activación de los músculos respiratorios voluntarios por debajo del nivel de la lesión. Los datos preliminares recopilados para esta propuesta indican que la estimulación de la médula espinal puede mejorar la plasticidad adaptativa y proporcionar efectos terapéuticos amplificados cuando se combina con entrenamiento respiratorio.

El objetivo de este estudio es investigar los mecanismos de las respuestas motoras respiratorias y funcionales respiratorias al scES como un paso importante hacia el objetivo a largo plazo de desarrollar estrategias de rehabilitación eficaces basadas en la evidencia para pacientes con SCI. La hipótesis central es que scES aumenta la excitabilidad de las redes motoras para la respiración, lo que resulta en una mayor plasticidad neuronal dependiente del uso en respuesta al entrenamiento respiratorio. La justificación del estudio propuesto es justificar el desarrollo de una nueva dirección en la rehabilitación respiratoria mediante el uso del entrenamiento respiratorio en combinación con la estimulación eléctrica de la médula espinal.

La hipótesis central se contrastará persiguiendo los siguientes dos objetivos específicos:

Objetivo Específico 1: Evaluar los efectos agudos de la estimulación medular epidural sobre las propiedades respiratorias funcionales y de control motor.

La hipótesis es que el scES aumenta la excitabilidad de la red motora espinal, lo que conduce a mayores resultados funcionales respiratorios debido a la activación mejorada de redes neuronales específicas para la respiración. Se utilizará un enfoque comparativo que se centre en las caracterizaciones clínicas y electrofisiológicas de las respuestas de control motor y funcional respiratorio en presencia o ausencia de scES en individuos con LME crónica de alto nivel. El control motor respiratorio se caracterizará mediante el uso de pruebas de función pulmonar, electromiografía y registros de la cinemática del tronco evaluados durante los esfuerzos respiratorios. Durante estas evaluaciones, se evaluará la presión arterial latido a latido y la variabilidad de la frecuencia cardíaca/frecuencia respiratoria para evaluar las interacciones respiratorio-cardiovasculares.

Objetivo Específico 2: Evaluar la eficacia de la estimulación medular epidural combinada con entrenamiento respiratorio.

La hipótesis es que el scES específicamente configurado combinado con el entrenamiento respiratorio permite una mayor plasticidad neuronal dependiente del uso para la respiración. Esta hipótesis se confirmará si el entrenamiento respiratorio combinado con scES da como resultado resultados funcionales significativamente mejorados en comparación con las medidas obtenidas de los grupos solo scES o solo entrenamiento respiratorio. La caracterización fisiológica de las respuestas de control funcional y motor respiratorio en estos grupos se utilizará para identificar efectos terapéuticos específicos. Este trabajo se realizará mediante el uso de métodos descritos en el Objetivo 1 y medidas clínicas adicionales, todas evaluadas antes/después de la estimulación y/o entrenamiento y durante el período de seguimiento.

Este ensayo clínico aleatorizado y controlado evaluará los efectos del enfoque scES para apuntar a las redes neuronales respiratorias y probará la capacidad de rehabilitación del entrenamiento basado en la actividad respiratoria en combinación con la estimulación de la médula espinal aplicada por vía epidural. Se espera que tales resultados tengan un impacto positivo importante porque, por primera vez, los efectos identificados de esta estrategia proporcionarán evidencia de que la función respiratoria se puede restaurar de manera efectiva en pacientes con LME crónica grave.