Espectroscopia funcional de infrarrojo cercano (fNIRS) que evalúa la actividad neuronal durante la intervención de caminata en realidad virtual (fNIRS)

Cada año, se estima que 2,9 millones de estadounidenses sufren lesiones cerebrales traumáticas (TBI, por sus siglas en inglés) que resultan en visitas al departamento de emergencias, hospitalizaciones y muerte. Aunque existen muchas estrategias de tratamiento en las primeras semanas y meses después de una lesión cerebral traumática, millones de personas viven con discapacidad residual. Esta discapacidad crónica residual a menudo incluye deficiencias significativas en las capacidades funcionales, como la movilidad, junto con déficits neurofisiológicos no resueltos. Debido a que una mejor movilidad está directamente relacionada con una mejor calidad de vida y una mayor participación social, las intervenciones diseñadas para mejorar la movilidad en las lesiones cerebrales traumáticas crónicas son esenciales.

Una intervención candidata que podría mejorar la movilidad en pacientes con TCE crónica es la realidad virtual (VR). Los sistemas de realidad virtual son aplicaciones informáticas que permiten a un individuo ver e interactuar dinámicamente con un entorno simulado en tiempo real. La evidencia sugiere que la realidad virtual puede mejorar el aprendizaje motor y, en última instancia, la neuroplasticidad (la capacidad de reorganizar las conexiones sinápticas en respuesta al aprendizaje), ya que la realidad virtual proporciona a los usuarios una mayor estimulación sensorial, un entorno más inmersivo y retroalimentación en tiempo real. La realidad virtual se ha utilizado para mejorar los déficits de equilibrio y movilidad asociados con múltiples afecciones neurológicas, incluida la lesión cerebral traumática. Los estudios de neuroimagen han descubierto que la participación en la realidad virtual puede activar varias redes corticales, incluidas la corteza visual, la corteza parietal y la corteza premotora, entre otras, lo que puede afectar los resultados motores. Craig ha estado evaluando el impacto del uso de la realidad virtual en las lesiones cerebrales traumáticas desde 2012, cuando realizaron un estudio específico para un sitio que evaluaba el entrenamiento del equilibrio con realidad virtual en el hogar en comparación con un programa escrito de ejercicios en el hogar. Es importante destacar que se encontró que ambas intervenciones provocaron mejoras significativas en las medidas clínicas de equilibrio en individuos con TCE crónico, pero no se encontraron diferencias entre los grupos.

En la subvención actual de Sistemas modelo de lesión cerebral traumática (TBIMS), el investigador planteó la hipótesis de que combinar el entrenamiento en cinta rodante (TT) y la realidad virtual aumentaría la excitabilidad cortical, lo que al mismo tiempo mejoraría la activación del sistema neuromuscular. Posteriormente, esta intervención mejoraría la marcha, el equilibrio y los resultados cognitivos, según lo evaluado con medidas clínicas estándar de oro. Sin embargo, se necesita más investigación para probar esta hipótesis y abordar las lagunas de conocimiento, ya que no se ha establecido la eficacia de TT + VR, no se han identificado "respondedores" específicos a las intervenciones de TT + VR y no se han identificado los mecanismos plausibles asociados con la respuesta. establecido. Específicamente, los estudios aún no han evaluado la relación entre los resultados clínicos y la activación cortical.

Para abordar estas brechas, los investigadores proponen un enfoque de investigación traslacional. La investigación traslacional integra la ciencia básica y clínica para comprender mejor trastornos como la lesión cerebral traumática crónica y crear diagnósticos y tratamientos mejorados para acelerar los procesos de recuperación. Aquí, los investigadores proponen combinar un método de neurociencia con intervenciones clínicas en adultos con lesión cerebral traumática crónica. Específicamente, planean utilizar un dispositivo portátil de neuroimagen, espectroscopia funcional de infrarrojo cercano (fNIRS), para medir la actividad neuronal durante una intervención TT + VR para respaldar futuras investigaciones e iniciativas clínicas en VR.

fNIRS es una técnica de neuroimagen que utiliza luz infrarroja cercana para evaluar cambios en la actividad cerebral mediante medidas indirectas de hemoglobina oxigenada (HbO) y desoxigenada (HbR). Específicamente, después de la actividad neuronal, se extrae oxígeno de la hemoglobina, lo que produce un aumento inmediato de la HbR. A continuación, la reducción de oxígeno provoca un aumento en el flujo sanguíneo cerebral (FSC) localizado, un mecanismo llamado acoplamiento neurovascular. A medida que aumenta el FSC, se puede detectar una mayor concentración de HbO. Tanto la HbR como la HbO tienen propiedades ópticas, lo que significa que sus concentraciones pueden medirse con luz infrarroja cercana. Por lo tanto, fNIRS puede detectar actividad neuronal localizada mediante la evaluación de HbR y HbO, y los aumentos en las concentraciones de HbO reflejan aumentos específicos del sitio en la actividad neuronal.

En resumen, este estudio piloto propuesto está diseñado para evaluar la viabilidad de utilizar fNIRS portátil para medir la actividad neuronal durante una intervención TT + VR en adultos con TBI. Establecer la viabilidad nos permitirá utilizar fNIRS en estudios futuros que comparen diferentes tipos de intervención. Estos resultados harán avanzar la investigación de la realidad virtual y mejorarán la comprensión científica de los resultados clínicos y fisiológicos después de las intervenciones de realidad virtual y, en última instancia, informarán la atención clínica.