Deficiencias de la comunicación neuromuscular en la enfermedad de la motoneurona: un biomarcador para el diagnóstico temprano y personalizado (MotorMarker)

La Esclerosis Lateral Amiotrófica (ELA) o Enfermedad de la Neurona Motora (EMN) es una enfermedad neurodegenerativa terminal, que conduce a la pérdida progresiva de la función motora. El tratamiento de la ELA sigue siendo un desafío sin resolver y, a pesar de la intensa investigación, el diagnóstico y la terapia aún no están adecuadamente personalizados. Las nuevas terapias y la calidad de la atención después del diagnóstico pueden mejorarse mediante un diagnóstico temprano a nivel de paciente individual, lo que permite una atención personalizada y un tratamiento individualizado.

Para personalizar el diagnóstico, existe la necesidad de biomarcadores cuantitativos fiables, para la detección temprana de la aparición de la enfermedad y para distinguir los diferentes subtipos de la enfermedad. Específicamente, se han investigado varios biomarcadores para su uso en ALS, incluida la Estimación del Número de Unidad Motora (MUNE), el Índice del Número de Unidad Motora (MUNIX), la Excitabilidad Cortical en la Estimulación Magnética Transcraneal (TMS), la Coherencia Intermuscular EMG, la Resonancia Magnética (MR) y otras técnicas de imagen, y firmas de EEG. Sin embargo, la utilidad diagnóstica de estas técnicas, especialmente los registros no invasivos y económicos de la actividad muscular eléctrica -electromiografía de superficie bipolar o de alta densidad (sEMG), y la actividad eléctrica cerebral -electroencefalografía de superficie (sEEG)-, es limitada: los biomarcadores son no está fuertemente ligado a los mecanismos neurofisiológicos afectados en la ELA.

El sistema motor humano abarca 2 subsistemas: el sistema motor α inerva directamente las neuronas motoras y las interneuronas espinales y el sistema γ que modula los sensores de los bucles reflejos de retroalimentación de los músculos para contribuir indirectamente a las activaciones musculares. Estos 2 sistemas forman una red de control y comunicación neuromuscular, a través de la cual las señales neuronales se comunican hacia y desde los músculos para un movimiento coordinado. En ALS, hay una interrupción de la función de las neuronas motoras superiores e inferiores. En las neuronas motoras inferiores, la degeneración del sistema motor α comienza antes que el sistema γ, cambiando así la contribución relativa del sistema α y γ que distorsiona los patrones de comunicación neuromuscular en los movimientos. Por lo tanto, es de interés distinguir y disociar las firmas electrofisiológicas que reflejan los patrones de comunicación de la red sensoriomotora pertenecientes a cada subsistema en función y disfunción, que a su vez pueden actuar como biomarcadores. En subgrupos específicos de ALS, i.e. Esclerosis lateral primaria (PLS) y atrofia muscular progresiva (PMA): hay una degeneración selectiva de las neuronas motoras superiores o inferiores, respectivamente. Por lo tanto, se esperan cambios más específicos en los patrones de comunicación de la red.

Para analizar las características cibernéticas (comunicación, control y transferencia de información), es necesario analizar las señales electrofisiológicas desde varios puntos del sistema neuromuscular como una red interconectada. Esto se puede lograr mediante el registro conjunto y el análisis avanzado de la covariabilidad de los patrones en el EMG/EEG, p. Coherencia córtico-muscular (direccional) e influencias de la red direccional, durante tareas motoras funcionales. Se supone que las medidas de comunicación neuromuscular basadas tanto en EEG como en EMG (indicadores de cambios fisiopatológicos, medidos como una red) reflejan mejor el inicio y los subtipos de ELA que las medidas basadas en EEG o EMG de forma aislada (indicadores de cambios estructurales, medidos en los nodos) .

La discriminación exitosa de las firmas electrofisiológicas se puede utilizar para diagnosticar ELA, lo que también puede ser útil en términos de una mejor atención al paciente y el desarrollo de una nueva rehabilitación neuromotora.