Deficiências da comunicação neuromuscular na doença do neurônio motor: um biomarcador para diagnóstico precoce e personalizado (MotorMarker)

A Esclerose Lateral Amiotrófica (ELA) ou Doença do Neurônio Motor (MND) é uma doença neurodegenerativa terminal, que leva à perda progressiva da função motora. O tratamento da ELA continua sendo um desafio não resolvido e, apesar da intensa pesquisa, o diagnóstico e a terapia ainda não são adequadamente personalizados. Novas terapêuticas e a qualidade do atendimento após o diagnóstico podem ser aprimoradas pelo diagnóstico precoce no nível individual do paciente, permitindo atendimento personalizado e tratamento individualizado.

Para personalizar o diagnóstico, há necessidade de biomarcadores quantitativos confiáveis, para detecção precoce do início da doença e para distinguir os diferentes subtipos da doença. Especificamente, vários biomarcadores foram investigados para uso em ELA, incluindo Estimativa do Número da Unidade Motora (MUNE), Índice do Número da Unidade Motora (MUNIX), Excitabilidade Cortical na Estimulação Magnética Transcraniana (TMS), Coerência Intermuscular EMG, Ressonância Magnética (RM) e outras técnicas de imagem e assinaturas de EEG. No entanto, a utilidade diagnóstica dessas técnicas, especialmente os registros não invasivos e baratos da atividade muscular elétrica - eletromiografia de superfície bipolar ou de alta densidade (sEMG) e da atividade cerebral elétrica -eletroencefalografia de superfície (sEEG)-, é limitada: os biomarcadores são não fortemente ligada aos mecanismos neurofisiológicos afetados na ELA.

O sistema motor humano engloba 2 subsistemas: o sistema motor α inerva diretamente os neurônios motores e interneurônios espinhais e o sistema γ que modula os sensores dos loops reflexos de feedback dos músculos para contribuir indiretamente para as ativações musculares. Esses 2 sistemas formam uma comunicação neuromuscular e uma rede de controle, através da qual os sinais neurais são comunicados de e para os músculos para movimentos coordenados. Na ELA, há uma interrupção da função dos neurônios motores superiores e inferiores. Nos neurônios motores inferiores, a degeneração do sistema α-motor começa antes do sistema γ, alterando assim a contribuição relativa do sistema α e γ que distorce os padrões de comunicação neuromuscular nos movimentos. É, portanto, de interesse distinguir e dissociar as assinaturas eletrofisiológicas que refletem padrões de comunicação da rede sensório-motora pertencentes a cada subsistema em função e disfunção, que por sua vez podem atuar como biomarcadores. Em subgrupos específicos de ALS, ou seja, Esclerose Lateral Primária (PLS) e Atrofia Muscular Progressiva (PMA) - há degeneração seletiva dos neurônios motores superiores ou inferiores, respectivamente. Portanto, mudanças mais específicas nos padrões de comunicação de rede são esperadas.

Para analisar as características cibernéticas (comunicação, controle e transferência de informações), os sinais eletrofisiológicos precisam ser analisados ​​de vários pontos do sistema neuromuscular como uma rede interconectada. Isso pode ser obtido por registro conjunto e análise avançada de co-variabilidade de padrões no EMG/EEG, por ex. (direcional) coerência cortico-muscular e influências da rede direcional, durante tarefas motoras funcionais. Supõe-se que as medidas de comunicação neuromuscular baseadas em EEG e EMG (indicadores de mudança fisiopatológica, medidos como uma rede) refletem melhor o início e os subtipos de ELA do que medidas baseadas em EEG ou EMG isoladamente (indicadores de mudança estrutural, medidos nos nós) .

A discriminação bem-sucedida das assinaturas eletrofisiológicas pode ser usada para diagnosticar ELA, o que também pode ser útil em termos de melhor atendimento ao paciente e no desenvolvimento de uma nova reabilitação neuromotora.