Control motor TEORÍA Y APLICACIONES PRÁCTICAS Anne Shumway-Cook, Ph.D. Coordinadora de Investigación Departamento de Fisioterapia Northwest Hospital Seattle, Washington Marjorie H. Woollacott, Ph.D. Profesora Departamento de Ejercicio y Ciencias del Movimiento Instituto de Neurociencia University of Oregon Eugene, Oregon Williams & Wilkins BALTIMORE · FILADELFIA · HONG KONG LONDRES · MUNICH · SYDNEY · TOKIO A WAVERLY COMPANY vivi Editor: John P. Butler Editor Creativo: Nancy H. Evans Corrector de Manuscritos: Judith F. Minkove Diseño: Wilma E. Rosenberger Planificación de Ilustraciones: Ray Lowman Coordinador de Producción: Charles E. Zeller Fotografía: David Trees Copyright 1995 Williams & Wilkins 428 East Preston Street Baltimore, Maryland 21202, USA Todos los derechos reservados. Esta obra está protegida por los derechos de autor. Ninguna parte de este libro puede ser reproducida de cualquier forma o a través de cualquier medio, incluidas las fotocopias, ni debe ser utilizada por cualquier sistema informático sin una autorización escrita del propietario de los derechos de autor. Impreso en los Estados Unidos de América Library of Congress Cataloging in Publication Data Shumway-Cook, Anne, 1947Motor Control: theory and practical applications (Control motor: teoría y aplicaciones prácticas) / Anne ShumwayCook, Marjorie H. Woollacott.— Primera edición. p. cm. Incluye índice. ISBN 0-683-07757-0 1. Fisioterapia. 2. Aprendizaje motor. I. Woollacott, Marjorie., 1946. II. Título. RM701.S55 1995 612.7—dc20 94-26889 CIP 97 98 99 3 4 5 6 7 8 9 10 vi Traducción: Claudia A. Tirado R. Pontificia Universidad Católica de Valparaíso Con gran cariño y gratitud dedicamos este libro a todas aquellas personas, incluyendo colegas, examinadores y pacientes, que han contribuido al desarrollo de las ideas que aquí se presentan. Agradecemos a la divina fuente de nuestro entusiasmo, conocimiento y alegría. Dedicamos esta obra, al igual que todas nuestras acciones, a Dios, quien la puso en nuestro camino y nos dio la sabiduría y el apoyo constante durante su creación. Fotografías de David Trees, Departamento de Educación y Entrenamiento, Northwest Hospital PREFACIO Esta primera parte conduce a la sección principal de esta obra, la cual aborda los problemas del control motor relacionados con el control de la postura y del equilibrio (Sección II), movilidad (Sección III) y funciones de manipulación de las extremidades superiores (Sección IV). Los capítulos incluidos en cada una de las secciones mantienen un formato estándar. El primer capítulo discute temas relacionados con procesos de control normales. El segundo (y el tercero en algunos casos) describe problemas vinculados con la edad. El tercer capítulo presenta estudios de funciones anormales, mientras que el último comenta las aplicaciones de la investigación actual a la evaluación y tratamiento de las alteraciones motoras en cada una de las tres áreas funcionales. Imaginamos que este texto será usado por cursos de pre y postgrado sobre control motor normal, desarrollo motor a través de la vida y rehabilitación en las áreas de fisioterapia y terapia ocupacional así como en kinesiología. Control motor: Teoría y Aplicaciones Prácticas busca proporcionar un sistema que le permitirá al médico incorporar la teoría en la práctica. Aún más importante es nuestra esperanza de que este libro servirá como un trampolín para desarrollar métodos nuevos y más efectivos para evaluar y tratar pacientes con problemas motores. En los últimos años ha surgido un enorme interés entre los médicos por las nuevas teorías del control motor y sobre su papel en la orientación de la práctica médica. La explosión de nuevas investigaciones en el campo de la neurociencia ha ampliado la distancia entre la investigación / teoría y los procedimientos médicos relacionados con ayudar a los pacientes a recuperar el control motor. Esta obra es un intento de llenar el vacío entre la teoría y la práctica, enfatiza los fundamentos científicos y experimentales de las nuevas ideas y explica como pueden aplicarse los principios de esta ciencia a la práctica médica. Mientras se analizan diferentes teorías, el objetivo principal del texto es presentar una teoría de sistemas del control motor y un método clínico para la evaluación y el tratamiento de sus problemas basado en un modelo de sistemas. Nos referimos a dicho enfoque como un “método orientado a la actividad”. La obra se divide en cuatro secciones, la Sección I, titulada “Marco Teórico”, repasa las teorías actuales sobre el control motor, el aprendizaje motor y la recuperación de funciones después de una lesión neurológica. Se discuten las implicancias médicas de diversas teorías, además, se analizan los fundamentos fisiológicos del control y aprendizaje motor. Finalmente, se incluye un capítulo que expone un esquema conceptual que sugerimos para la práctica médica. v CONTENIDOS (Parte 1) Prefacio Sección I v MARCO TEÓRICO 1. TEORÍAS SOBRE EL CONTROL MOTOR 2. APRENDIZAJE MOTOR Y RECUPERACIÓN 3 FUNCIONAL 19 3. FISIOLOGÍA DEL CONTROL MOTOR 37 4. FUNDAMENTOS FISIOLÓGICOS DEL APRENDIZAJE MOTOR 5. Y DE LA RECUPERACIÓN FUNCIONAL 72 MARCO CONCEPTUAL PARA LA PRÁCTICA MÉDICA 84 Sección II POSTURA / EQUILIBRIO 6. CONTROL DE LA POSTURA Y DEL EQUILIBRIO 101 7. DESARROLLO DEL CONTROL POSTURAL 122 8. ENVEJECIMIENTO Y CONTROL POSTURAL 146 9. CONTROL POSTURAL ANORMAL 159 10. EVALUACIÓN Y TRATAMIENTO DE PACIENTES CON TRASTORNOS POSTURALES 178 vi Sección I MARCO TEÓRICO Capítulo 1 TEORÍAS SOBRE EL CONTROL MOTOR Limitaciones Implicancias Clínicas Teorías de la Programación Motora Limitaciones Implicancias Clínicas Teoría de Sistemas Limitaciones Implicancias Clínicas Teoría de la Acción Dinámica Limitaciones Implicancias Clínicas Teoría del Procesamiento de Distribución en Paralelo Limitaciones Implicancias Clínicas Teorías Orientadas a las Actividades Limitaciones Implicancias Clínicas Teoría del Medio Ambiente Limitaciones Implicancias Clínicas ¿Cuál Teoría sobre el Control Motor es Mejor? Resumen Introducción ¿Qué es el Control Motor? Estudio de la Acción Estudio de la Percepción Estudio de la Cognición Interacción del Individuo, Actividad y Ambiente ¿Por qué los Médicos Deberían Estudiar el Control Motor? ¿Qué es una Teoría sobre el Control Motor? ¿Cuál es la Relación entre la Teoría y la Práctica? Sistema para Interpretar el Comportamiento Guía para el Procedimiento Clínico Nuevas Ideas: Las Teorías son Dinámicas y Evolutivas Hipótesis de Trabajo para la Evaluación y el Tratamiento Teorías sobre el Control Motor Teoría Refleja Limitaciones Implicancias Clínicas Teoría Jerárquica caminen, corran, hablen, sonrían, se estiren o permanezcan quietas? A menudo, los investigadores estudian el control del movimiento dentro del contexto de una actividad específica, como caminar, esperando que una comprensión de los procesos relacionados con esa acción proporcionará el conocimiento de los principios que controlan todo el movimiento. Por lo tanto, el estudio del control motor incluye el estudio de la acción. INTRODUCCIÓN ¿Qué es el Control Motor? En este texto lo definimos como el estudio de la causa y naturaleza del movimiento. Cuando hablamos sobre control motor, en realidad nos referimos a dos elementos. El primero se asocia con la estabilización del cuerpo en el espacio, o sea, con el control motor aplicado al control de la postura y del equilibrio. El segundo se relaciona con el desplazamiento del cuerpo en el espacio, o sea, con el control motor aplicado al movimiento. De esta forma, aquí definimos el término ampliamente para abarcar tanto el control del movimiento como el de la postura. ESTUDIO DE LA PERCEPCIÓN Lamentablemente, el término control motor es, en sí mismo, un tanto engañoso, debido a que el movimiento se origina de la interacción de múltiples procesos, que incluye aspectos perceptivos, cognitivos y motores. La percepción es fundamental para la acción, al igual que lo es la acción para la percepción. Las actividades se realizan dentro del contexto de un ambiente. Los sistemas aferentes proporcionan información sobre el cuerpo y el ambiente y, claramente, son esenciales para la capacidad de actuar en forma efectiva dentro de un entorno (1). Así, para comprender el control motor se requiere el estudio de la percepción. ESTUDIO DE LA ACCIÓN Con frecuencia, se describe un movimiento dentro del contexto de la realización de una acción particular. Como resultado, usualmente el control motor se estudia en relación con acciones o actividades específicas. Por ejemplo, los fisiólogos pueden preguntar: ¿cómo es posible que las personas 3 4 Sección I MARCO TEÓRICO ESTUDIO DE LA COGNICIÓN Además, debido a que generalmente un movimiento no se realiza sin un propósito, los procesos cognitivos son fundamentales para el control motor. En esta obra se definen ampliamente para incluir la atención, la motivación y los aspectos emocionales, base de la determinación de propósitos u objetivos. El control motor incluye los sistemas perceptivos y de acción, organizados para alcanzar dichos objetivos o propósitos específicos. De esta manera, el estudio del control motor debe comprender el análisis de los procesos cognitivos ya que se relacionan con el control de la percepción y de la acción. INTERACCIÓN DEL INDIVIDUO, ACTIVIDAD Y AMBIENTE Aunque cada uno de los aspectos del control motor— percepción, acción y cognición— puede ser estudiado aisladamente, creemos que una verdadera visión de su naturaleza no puede alcanzarse sin una síntesis de la información de cada uno de ellos. No obstante, la investigación enfocada sólo en aquellos procesos interiores de los individuos sin considerar los medios en que se desenvuelven o las actividades que realizan, proporcionará una perspectiva incompleta. En consecuencia, en este libro, nuestro análisis se centrará en la interacción entre el individuo, la actividad y el ambiente. La Figura 1.1 ilustra el concepto de que el movimiento surge de la interacción entre estos tres factores. ¿Por qué los Médicos Deberían Estudiar el Control Motor? ¿Por qué los médicos deberían interesarse por el estudio del control motor? Ellos pasan una cantidad considerable de tiempo reeducando las alteraciones motoras en pacientes con limitaciones funcionales. Los médicos han sido llamados “fisiólogos del control motor aplicado” (2). Sus acciones se basan en la creencia de que el control motor es importante, incluso fundamental, para lograr la competencia funcional. Debido a que es el estudio de la causa y naturaleza del movimiento, comprenderlo es esencial para la práctica médica. Entender el control motor, es más fácil decirlo que hacerlo. Esto se debe a que no existe un acuerdo universal entre los científicos o los médicos sobre la causa y naturaleza del movimiento. No existe una Figura 1.1. El control motor surge de la interacción entre el individuo, la actividad y el ambiente. teoría única que sea aceptada por todos. Entre las diversas teorías que se discutirán en este capítulo, cada una ha hecho aportes específicos al campo y posee implicancias para el médico que trata los problemas motores. ¿QUÉ ES UNA TEORÍA SOBRE EL CONTROL MOTOR? Una teoría sobre el control motor es un grupo de ideas abstractas sobre la causa y naturaleza del movimiento. Frecuentemente, aunque no siempre, se basan en modelos de función cerebral. ¿Qué es un modelo? Un modelo es una representación de algo, usualmente es una versión simplificada de lo real. Mientras mejor sea, mejor predecirá la forma en que el elemento real se comportará en una situación real. ¿Por qué se necesita un modelo de la función cerebral? Porque el cerebro es muy complejo, un modelo puede representar y hasta cierto punto simplificar conceptos difíciles. Un molde de la función cerebral, relacionada con el control motor, es una representación simplificada de la estructura y función del cerebro ya que se asocia con la coordinación del movimiento. Entonces las teorías del control motor y los modelos de la función cerebral están unidos. La idea de que habría más de una teoría sobre el control motor podría ser un concepto nuevo para muchos terapeutas. Los diferentes planteamientos reflejan criterios filosóficamente distintos sobre la forma en que el cerebro controla el movimiento. A menudo, estas teorías manifiestan diferencias en las opiniones sobre la importancia relativa de los diversos Capítulo Uno componentes neurales del movimiento. Por ejemplo, algunas enfatizan las influencias periféricas, otras las centrales, mientras aún otras pueden destacar la función de la información del entorno en el control del comportamiento. Así, las teorías son más que un simple planteamiento para explicar la acción. Con frecuencia destacan aspectos diferentes de la organización de la neurofisiología y neuroanatomía subyacentes a esa acción. Algunas teorías ven al cerebro como una caja negra y simplemente estudian las reglas mediante las cuales esta caja interactúa con los ambientes variables. ¿Cuál es la Relación entre la Teoría y la Práctica? ¿Realmente las teorías influyen en lo que los terapeutas hacen con sus pacientes? ¡SÍ! Las prácticas de rehabilitación reflejan las teorías, o las ideas básicas, que tenemos acerca de la causa y la naturaleza de la función y disfunción (3). Entonces, por lo general, las prácticas de los médicos se basan en suposiciones derivadas de tales teorías. Los métodos específicos usados para evaluar y tratar a pacientes con problemas motores son determinados por las suposiciones fundamentales sobre la causa y naturaleza del movimiento. Así, la teoría del control motor es parte de la base teórica de la práctica médica. ¿Cuáles son las ventajas y desventajas de aplicar las teorías en la práctica? Las teorías ofrecen: • un sistema para interpretar el comportamiento; • una guía para el procedimiento médico; • nuevas ideas; e • hipótesis de trabajo para la evaluación y el tratamiento. TEORÍAS SOBRE EL CONTROL MOTOR 5 Por ejemplo, vea la ilustración de una paciente en la Figura 1.2. La Sra. Johnson es una mujer de 67 años de edad remitida para rehabilitación después de un accidente vascular en el cerebro, el cual produjo una alteración motora en su lado izquierdo. La paciente se sienta habitualmente con el brazo izquierdo doblado junto al cuerpo. Cuando se le pidió que lo extendiera, no pudo estirar el codo dinámicamente. Al tratar de ejercitar su brazo, se encuentra resistencia. Además, cuando camina, su rodilla está rígida e hiperextendida y pisa en equino. Antes de decidir como recuperar la función del brazo y la marcha, siendo su terapeuta, debe decidir cuáles son los problemas básicos. ¿Qué le impide extender rápidamente el brazo? ¿Por qué no logra caminar normalmente? Se puede suponer que su incapacidad para estirar el brazo es el resultado de una espasticidad en los flexores de los codos. Igualmente, su incapacidad para caminar en forma normal es la consecuencia de una espasticidad en los gemelos. Esta suposición puede basarse en una teoría que propone que los reflejos son una parte importante del control del movimiento y que los reflejos anormales son la razón principal por la que los pacientes no pueden desplazarse debidamente. Según en esta teoría, se podría atribuir la pérdida de la función del brazo, en especial la imposibilidad de extenderlo de manera ágil, principalmente al resultado de la espasticidad, definida como una liberación del reflejo de estiramiento, en los flexores del codo. ¿Ayudó su marco teórico a interpretar correctamente el comportamiento de la paciente? Sólo si sus problemas son, en realidad, resultado únicamente de la espasticidad. La teoría no le ha SISTEMA PARA INTERPRETAR EL COMPORTAMIENTO La teoría puede ayudar a los médicos a interpretar el comportamiento o las acciones de las personas que atienden. Permiten que el terapeuta vaya más allá del comportamiento de un paciente y amplíe su aplicación a un mayor número de casos (3). Las teorías pueden ser más o menos útiles dependiendo de su capacidad para predecir o explicar el comportamiento de un paciente específico. Cuando una teoría y las ideas que se le asocian no ofrecen una interpretación exacta de la conducta de un paciente, pierde la utilidad para el médico. Asimismo, pueden limitar potencialmente la capacidad de un terapeuta para observar e interpretar los problemas motores. Figura 1.2. La Sra. Johnson es una mujer de 67 años de edad, remitida para tratamiento por un accidente vascular al lado derecho del cerebro que resultó en una hemiparesia izquierda. Se ilustra su postura habitual al sentarse 6 Sección I MARCO TEÓRICO ayudado si limitó su capacidad de buscar otras explicaciones posibles. ¿Cuáles son algunos de los otros factores que perjudican potencialmente la función del brazo de la paciente hemipléjica? Más adelante, discutiremos otras teorías sobre el control motor que ofrecerán explicaciones alternativas para la pérdida de función. GUÍA PARA EL PROCEDIMIENTO MÉDICO Las teorías proporcionan al terapeuta una posible guía de procedimientos. Las prácticas médicas diseñadas para tratar a pacientes con alteraciones motoras se basan en un entendimiento de la causa y naturaleza del movimiento normal, así como de los fundamentos del anormal. Las estrategias terapéuticas dirigidas a recuperar el control motor reflejan este conocimiento básico. En el ejemplo anterior, se supone que la espasticidad es el determinante principal de la función anormal. Como resultado, se han desarrollado numerosos métodos para evaluarla y tratarla durante el proceso de rehabilitación. Sin embargo, debido a que existen muchas teorías distintas, existen potencialmente muchos otros métodos terapéuticos para recuperar el control motor. NUEVAS IDEAS: DINÁMICAS Y EVOLUTIVAS Las teorías son dinámicas y cambian para reflejar un mayor conocimiento. ¿Cómo afecta esto las prácticas médicas relacionadas con la reeducación de los trastornos motores? Cambiar y expandir las teorías sobre el control motor no debe ser una fuente de frustración para los médicos. Ampliarlas puede aumentar y enriquecer las posibilidades de la práctica médica. Se desarrollarán otras ideas para la evaluación y el tratamiento de las alteraciones motoras a fin de reflejar las nuevas nociones sobre la causa y naturaleza del movimiento. HIPÓTESIS DE TRABAJO PARA EVALUACIÓN Y TRATAMIENTO Una teoría no es directamente verificable, pues es abstracta. Más bien, genera hipótesis, las cuales sí son verificables. Se utiliza la información obtenida mediante el análisis de una hipótesis para validar o invalidar una teoría. Este mismo procedimiento es útil en la práctica médica. La llamada práctica médica influida por la hipótesis (4) trasforma al terapeuta en un activo solucionador de problemas. El utilizar este método para tratar un trastorno motor exige que se generen diversas hipótesis (explicaciones) sobre porqué los pacientes se mueven (o no se mueven) en ciertas formas para lograr la independencia funcional. Durante el transcurso del tratamiento el especialista probará varias hipótesis, descartará algunas y desarrollará nuevos razonamientos más consistentes con los resultados. TEORÍAS SOBRE EL CONTROL MOTOR Existe un enorme entusiasmo entre los terapeutas por el análisis crítico de los modelos en los que se basa una gran parte de la práctica médica. Se reconocen las limitaciones de las teorías anteriores y las posibilidades de desarrollo de las nuevas soluciones sustentadas por los nuevos modelos del control motor y de la recuperación de las funciones. En esta sección repasaremos las teorías sobre el control motor y exploraremos algunas de sus limitaciones y posibles implicancias médicas. Es importante comprender que todos los modelos se unifican por el deseo de entender la causa y naturaleza del movimiento. La diferencia se encuentra en el método. Es parecido a la historia de los cinco hombres que tratan de entender la causa y naturaleza de un elefante. Uno estudia cuidadosa y sistemáticamente la trompa y aprende todo lo que hay que saber sobre su naturaleza y función. Otro estudia las patas; otro, la cola. Cada uno a su manera a aportado información esencial sobre el elefante. Sin embargo, un verdadero entendimiento del animal sólo es posible si se combina la información de todas las fuentes. Con este principio, comenzamos la siguiente sección de las teorías sobre el control motor, sus limitaciones y posibles aplicaciones clínicas. Teoría Refleja Sir Charles Sherrington, un neurofisiólogo de fines de 1800 y principios de 1900, escribió el libro The Integrative Action of the Nervous System (La Acción Integrante del Sistema Nervioso) en 1906. Su investigación formó la base experimental para la clásica teoría refleja del control motor. Para Sherrington, los reflejos eran los componentes básicos del comportamiento complejo, trabajaban juntos o en secuencia, para lograr un propósito común(5). Sherrington realizó magníficos experimentos con gatos, perros y monos para mostrar la existencia de los reflejos y para describirlos y definirlos cuidadosamente. La concepción de un reflejo requiere tres estructuras diferentes, como se enseña en la Figura 1.3: un receptor, una vía nerviosa conductiva y un efector. El conductor consiste en al menos dos Capítulo Uno células nerviosas, una conectada al efector, la otra con el receptor. Por lo tanto, los reflejos consisten en un receptor, un conductor y un efector (6). Sherrington continuó describiendo el comportamiento complejo en función de reflejos compuestos y su combinación sucesiva o encadenamiento. El científico dio el ejemplo de una rana capturando y comiendo una mosca. Ilustró al Sr. Sapo sentado al sol en su lirio. Pasa la mosca; el verla (estímulo) produce la activación refleja de la lengua, lanzada para capturar al insecto (respuesta). Si tiene éxito, el contacto de la mosca con la lengua causa el cierre reflejo de la boca, y a su vez, este acto conlleva a la deglución refleja. Sherrington concluyó que con un sistema nervioso completamente sano, la reacción de sus diversas partes, los reflejos simples, se combina en acciones mayores, las cuales constituyen el comportamiento del individuo como un todo. La Figura 1.4 representa este concepto de encadenamiento de reflejos. La noción de Sherrington de una base refleja del movimiento permaneció indisputable por 50 años y actualmente continúa influyendo en el pensamiento sobre el control motor. LIMITACIONES Debido a que Sherrington se centró principalmente en los reflejos y se preguntó sobre su relación con el sistema nervioso central (SNC), ilustró al SNC y al control motor en forma errada en cuanto al control del reflejo. Existe una cantidad de limitaciones en la teoría refleja (1). El reflejo no puede ser considerado como la unidad básica del comportamiento si se reconocen tanto los movimientos espontáneos como los voluntarios como formas aceptables de conducta, ya que el reflejo debe ser activado por un agente externo. Otra característica es que no explica ni predice adecuadamente aquel movimiento que ocurre en ausencia de un estimulo sensorial. Últimamente, se ha Respuesta (estímulo) 7 Respuesta (estímulo) Figura 1.4. El encadenamiento de reflejos como base de la acción. Un estímulo produce una respuesta, la cual se transforma en el estímulo de la siguiente respuesta, que se transforma en el estímulo de la siguiente respuesta. demostrado que los animales pueden moverse de una forma relativamente coordinada sin un impulso sensorial (7). Aún otra limitación es que la teoría no comprende los movimientos rápidos, o sea, las secuencias que suceden muy rápidamente como para permitir el feedback sensorial del movimiento anterior para producir el siguiente. Por ejemplo, una mecanógrafa hábil y experimentada se mueve de una tecla a la otra tan ágilmente que no hay tiempo para que la información sensorial de una pulsación active la siguiente. Una limitación adicional es que el modelo de encadenamiento de reflejos no explica el hecho de que sólo un estímulo pueda resultar en respuestas variadas que dependen de un contexto y de los comandos descendentes. Por ejemplo, hay ocasiones en que necesitamos dominar un reflejo para lograr un objetivo. Por ejemplo, normalmente tocar algo caliente produce el retiro reflejo de la mano. No obstante, si un niño está en medio del fuego, podremos dominar el reflejo para rescatarlo. Finalmente, la sucesión de reflejos no explica la capacidad de realizar movimientos novedosos, los cuales reúnen combinaciones únicas de estímulos y respuestas según los métodos aprendidos previamente. Un violinista, que ha aprendido una pieza en el violín y que también conoce la técnica para tocar el violonchelo, puede tocar esa pieza perfectamente en este último instrumento sin haberla practicado necesariamente. Él ha aprendido el método para tocar la pieza y lo ha aplicado en una situación nueva o novedosa. IMPLICANCIAS CLÍNICAS Receptor Músculo/ efector Estímulo Estímulo TEORÍAS SOBRE EL CONTROL MOTOR Respuesta Figura 1.3. La estructura básica de un reflejo consiste en un receptor, un conductor y un efector ¿De qué forma la teoría refleja del control motor puede ser utilizada para interpretar el comportamiento de un paciente y servir de guía para el procedimiento del terapeuta? Si los reflejos en cadena o compuestos son la base del movimiento funcional, las estrategias clínicas diseñadas para evaluar los reflejos deberían permitir 8 Sección I MARCO TEÓRICO que los terapeutas predigan la función. Además, los comportamientos del movimiento de un paciente serían interpretados según la presencia o ausencia de reflejos controladores. Finalmente, la recuperación del control motor para habilidades funcionales se enfocaría en aumentar o reducir el efecto de los diversos reflejos durante las labores motoras. La aplicación de esta teoría para interpretar un trastorno motor fue ilustrada en el ejemplo anterior de la Sra. Johnson. Las estrategias médicas para mejorar el control motor utilizando un modelo de reflejos se centrarían en métodos de reducir la espasticidad flexora, lo cual debería aumentar la capacidad normal de movimiento. A pesar de las limitaciones de las conclusiones de Sherrington, muchas de sus suposiciones sobre cómo el SNC controla el movimiento han sido reforzadas y han influido en las prácticas médicas actuales. Teoría Jerárquica Muchos investigadores contribuyeron al concepto de que el sistema nervioso está organizado como una jerarquía. Entre ellos, Hughlings Jackson, un médico inglés, sostenía que el cerebro tiene niveles de control superior, medio e inferior, que corresponden a las áreas de asociación superiores, a la corteza motora y a los niveles espinales de función motora (8). En general, el control jerárquico se define como una estructura organizacional de mayor a menor. Es decir, cada nivel consecutivamente superior ejerce control sobre el nivel menor, como se muestra en la Figura 1.5. En una estricta jerarquía vertical, las líneas de control no se cruzan y los niveles inferiores nunca ejercen el control. En la década de 1920, Rudolf Magnus comenzó a explorar la función de diferentes reflejos dentro de distintas partes del sistema nervioso. Descubrió que los reflejos controlados por los niveles inferiores de la jerarquía neural sólo están presentes cuando se dañan los centros corticales. Estos resultados fueron interpretados más tarde para indicar que los reflejos son parte de una jerarquía del control motor, en la cual los centros superiores normalmente inhiben estos centros inferiores de reflejo (9-10). Posteriormente, Georg Schaltenbrand (11) utilizó los conceptos investigados por Magnus para explicar el desarrollo de la movilidad humana en niños y adultos. Describió su desarrollo en función de la aparición y desaparición de una secuencia de reflejos. Llegó a afirmar que una patología cerebral Mayor Menor Figura 1.5. El control jerárquico se caracteriza por una estructura de mayor a menor, donde los centros superiores siempre están a cargo de los inferiores. podía producir una permanencia de las reacciones primitivas. Sugirió que un entendimiento completo de todos los reflejos permitiría determinar la edad neural de un niño o de un paciente. A fines de los años treinta, Stephan Weisz (12) presentó un informe de las reacciones reflejas que, según sus suposiciones, eran la base del equilibrio en los humanos. Describió la ontogenia de los reflejos del equilibrio en un niño con desarrollo normal y planteó una conexión entre la maduración de estos reflejos y la capacidad del niño para sentarse, pararse y caminar. Se reunieron los resultados y observaciones de este experimento y a menudo se les nombra en la literatura médica como teoría refleja/jerárquica. Esta teoría combina las ideas de ambos planteamientos, indica que el control motor surge de reflejos que están envueltos en los niveles de organización jerárquica del SNC. En la década de 1940, Arnold Gessel (13, 14) y Myrtle McGraw (15), dos conocidos investigadores del desarrollo, ofrecieron descripciones detalladas de la maduración de los lactantes. Aplicaron el pensamiento científico vigente sobre las jerarquías del reflejo para explicar los comportamientos observados. El desarrollo motor normal fue atribuido a la creciente corticalización del SNC que produjo la aparición de niveles superiores de control sobre los reflejos de nivel inferior. Esto ha sido llamado teoría de la neuromaduración del desarrollo. Un ejemplo de este modelo se presenta en la Figura 1.6. Esta teoría supone que la maduración del SNC es el agente primario para el cambio en el desarrollo. Minimiza la importancia de otros factores como los cambios musculoesqueléticos durante el desarrollo. Desde el trabajo original de Hughlings Jackson, ha evolucionado un nuevo concepto de control jerárquico. Los neurocientíficos modernos Capítulo Uno han confirmado la importancia de los elementos de la organización jerárquica en el control motor. Se ha modificado el concepto de un orden estricto, donde los centros superiores siempre están al mando. Las ideas actuales que describen el control jerárquico dentro del sistema nervioso reconocen el hecho de que cada nivel puede actuar sobre los otros (superiores e inferiores) dependiendo de la actividad. Además, se ha modificado la función de los reflejos en el movimiento, ya no son considerados el único determinante del control motor, sino que sólo uno de los variados procesos esenciales para la generación y el control del movimiento. LIMITACIONES Una de las limitaciones de la teoría refleja/jerárquica es que no puede explicar el predominio del comportamiento reflejo en adultos normales en ciertas situaciones. Por ejemplo, el pararse en un alfiler produce el retiro inmediato de la pierna. Este es un ejemplo de un reflejo que se encuentra dentro del nivel inferior de la jerarquía que domina la función motora, un ejemplo de control básico. Por lo cual, se debe ser prudente con la suposición de que todos los comportamientos de nivel inferior son primitivos, inmaduros e inadaptados, mientras que todos aquellos correspondientes a niveles superiores (corticales) son maduros, oportunos y apropiados. IMPLICANCIAS CLÍNICAS TEORÍAS SOBRE EL CONTROL MOTOR 9 Bobath, una fisioterapeuta inglesa, en sus análisis sobre la actividad anormal en el reflejo postural de niños con parálisis cerebral, establece que “la liberación de respuestas motoras incluidas en los niveles inferiores por influencias restrictivas de los niveles superiores, especialmente de la corteza, produce una actividad anormal en el reflejo postural” (16). Basados en la teoría refleja/jerárquica del control y desarrollo motor, se ha efectuado una cantidad de análisis de reflejos como parte de la evaluación clínica de pacientes con deficiencias neurológicas (17). Estos esquemas de observación se utilizan para calcular el nivel de maduración neural y predecir la capacidad funcional. Además, se emplean para documentar la presencia de reflejos primitivos y patológicos persistentes y dominantes considerados como el mayor peligro para el control motor normal. Se han desarrollado diversos tipos de tratamientos dirigidos a aumentar o reducir la eficacia de los reflejos como un paso importante para recuperar el control motor. El objetivo del proceso es lograr una mayor función a través de la modificación de la acción refleja. Una de las dificultades de utilizar un planteamiento del reflejo es que la modificación exitosa de la actividad refleja no siempre se manifiesta en un aumento de la capacidad funcional. Una parte de la dificultad puede deberse al problema de centrar el tratamiento en las reacciones en vez de preparar a los pacientes para el ejercicio. Teorías de la Programación Motora Muchos médicos han utilizado las anormalidades de la organización refleja para explicar trastornos motores en pacientes neurológicos. Berta Estructuras neuroanatómicas Corteza Las teorías más actuales sobre el control motor han expandido nuestro entendimiento del SNC. Se han alejado de las ideas de que es un sistema Desarrollo del reflejo postural Desarrollo motor Reacción de equilibrio Función bipedal Reacción de enderezamiento Función cuadrúpeda Reflejo primitivo Función del tronco Cerebro medio Tronco encefálico medula espinal Figura 1.6. La teoría de la neuromaduración del control motor atribuye el desarrollo motor a la maduración de los procesos neurales, incluyendo la aparición y desaparición progresiva de los reflejos. 10 Sección I MARCO TEÓRICO principalmente reactivo y han comenzado a explorar la fisiología de las acciones en vez de la naturaleza de las reacciones. Las teorías del reflejo han sido útiles en explicar ciertos patrones motores fijos. No obstante, una forma interesante de ver los reflejos es pensar que se puede retirar el estímulo, o el impulso aferente, y aún obtener una respuesta motora determinada (18). Si apartamos la reacción del estímulo, nos queda el concepto de un patrón motor central. Este concepto es más flexible que él de un reflejo ya que puede activarse tanto por un estímulo sensorial como por procesos centrales. La teoría de programación motora para el control motor tiene un considerable apoyo experimental. Por ejemplo, estudios de principios de la década de 1960 analizaron el saltamontes o la langosta y demostraron que la regularidad del movimiento de sus alas al volar dependía de un generador de patrón rítmico. Incluso cuando se cortaron los nervios sensoriales, el sistema nervioso por sí mismo podía generar la reacción sin un impulso sensorial; sin embargo, el aleteo fue más lento (20). Esto sugirió que es posible el movimiento en ausencia de una acción refleja. El estímulo sensorial, aunque no es esencial en movimientos impulsores, tiene una función importante en la acción modulada. Estas conclusiones fueron apoyadas por investigaciones que analizaron la locomoción de gatos (21). Los resultados de estos experimentos mostraron que en el gato, la red espinal neural podía producir un ritmo locomotor sin estímulos sensoriales ni patrones descendentes del cerebro. Al cambiar la intensidad del estímulo a la médula espinal, el animal podía caminar, trotar o galopar. De esta forma, nuevamente se demostró que los reflejos no producen la acción, sino que los generadores de patrones centrales pueden generar por sí mismos movimientos tan complejos como el caminar, trotar y galopar. Nuevos experimentos mostraron los importantes efectos moduladores de los estímulos sensoriales entrantes sobre el generador del patrón central (22). Estos estudios orientaron la teoría de la programación motora. Este término ha sido usado en diversas formas por distintos investigadores, por lo que es necesario tener cuidado al determinar como se emplea. El término programa motor puede ser utilizado para identificar un generador de patrón central (GPC), es decir, un circuito neural específico como el que produce el caminar del gato. En este caso el término representa conexiones neurales estereotipadas e inmodificables. Pero el término también es empleado para describir los programas motores de nivel superior que representan acciones en términos más abstractos. Una cantidad significativa de la investigación en el campo de la sicología ha apoyado la existencia de programas motores organizados jerárquicamente, los cuales almacenan los patrones para generar movimientos a fin de que podamos realizar las actividades con variados sistemas efectores. MÓDULO DE APRENDIZAJE ACTIVO Puede verlo usted mismo. Escriba su firma como lo haría normalmente en un pedazo pequeño de papel. Ahora escríbala más grande, en una pizarra. Luego trate de hacerlo con la otra mano. Aunque debe ser mucho más hábil con una mano que con la otra, verá elementos de su firma que son comunes en todas las situaciones. Como se ilustra en la Figura 1.7, las reglas para escribir su nombre son almacenadas como un programa motor en los niveles superiores del SNC. Como resultado, los comandos neurales de estos centros para escribir su nombre pueden enviarse a diversas partes del cuerpo. Incluso, elementos de la firma escrita permanecen constantes sin importar la parte del cuerpo utilizada para llevar a cabo la actividad (23). LIMITACIONES El concepto de generadores de patrones centrales amplió nuestro entendimiento del papel del sistema nervioso en el control del movimiento. No obstante, debemos ser cuidadosos para comprender que esta idea nunca ha tratado de reemplazar al concepto de la importancia del impulso sensorial para controlar el movimiento. Simplemente expandió nuestra comprensión de la flexibilidad del sistema nervioso para crear movimientos, incluyó su capacidad para realizarlos sin feedback. Una limitación importante de esta teoría es que un programa motor central no puede ser considerado como el único determinante de la acción (23). Por ejemplo, dos comandos idénticos para los flexores del codo producirán movimientos muy distintos dependiendo de si el brazo está reposando a su costado o si lo está levantando. La fuerza de gravedad actuará de una forma diferente sobre la extremidad en las dos condiciones y, así, modificará el movimiento. Además, si los músculos están fatigados, comandos similares darán resultados muy distintos. Por lo tanto, el concepto de programa motor no considera el hecho Capítulo Uno TEORÍAS SOBRE EL CONTROL MOTOR 11 Programa motor abstracto Sinergia Sinergia Sinergia Músculos de la mano derecha Músculos del brazo derecho Músculos de la mano izquierda Figura 1.7. Los niveles de control para los programas motores y sus sistemas de reacción. Los patrones de acción se representan en el nivel superior, en programas motores abstractos. Los niveles inferiores de la jerarquía contienen información esencial para realizar la acción. de que el sistema nervioso debe tener en cuenta las variables musculoesqueléticas y ambientales para lograr el control del movimiento. IMPLICANCIAS CLÍNICAS Las teorías de programación motora han permitido que los médicos vayan más allá de una explicación refleja para los trastornos del control motor. Se han ampliado los comentarios para el movimiento anormal para incluir problemas producidos por alteraciones en los generadores de patrones centrales o en programas motores de nivel superior. La Sra. Johnson, nuestra paciente con parálisis, en verdad puede sufrir de espasticidad flexora en sus brazos, la cual puede afectar su capacidad para moverse. Sin embargo, será importante determinar cuales niveles de programas motores están involucrados. Si los niveles superiores no están afectados, le será posible continuar utilizando aquellos programas como escribir a mano, pero encontrará efectores alternativos, como por ejemplo, la mano que no está afectada, para llevar a cabo las actividades. Obviamente, estos sistemas menos usados y de nivel inferior tendrán que ser entrenados para realizar estos programas de nivel superior. En pacientes cuyos niveles superiores de control motor están afectados, la teoría de programas motores sugiere la importancia de ayudarlos a reaprender los patrones de acción correctos. Además, el tratamiento debería enfocarse en recuperar los movimientos importantes para una actividad funcional, no sólo en reeducar músculos específicos aisladamente. Teoría de Sistemas Incluso antes de que se desarrollara el concepto de programa motor, otro investigador, Nicolai Bernstein (1896-1966), un científico ruso, veía al cuerpo y al sistema nervioso de una forma completamente nueva. Los neurofisiólogos anteriores se habían enfocado principalmente en los aspectos del control motor neural. Bernstein reconoció que este no puede ser comprendido sin un entendimiento de las características del sistema que se está operando y de las fuerzas externas e internas que actúan en el cuerpo. Al describir las características del sistema activado, consideró todo el cuerpo como un sistema mecánico, con masa y sujeto a fuerzas externas, como la gravedad, y a fuerzas internas, que incluyen fuerzas de inercia y aquéllas que dependen del movimiento. Durante el transcurso de cualquier acción, las cantidades de fuerza que actúan en el cuerpo cambiarán a medida que varíe la energía potencial y cinética. De esa forma demostró que el mismo comando central podía ocasionar movimientos muy distintos debido a la interacción entre las fuerzas externas y las variaciones de las condiciones iniciales (23). Por las mismas razones, comandos distintos podrían originar el mismo movimiento. Bernstein también sugirió que el control del movimiento integrado probablemente se distribuía a través de muchos sistemas interactivos que trabajan en cooperación para lograr el movimiento. Esto dio origen al concepto de modelo distributivo del control motor. ¿Cómo difiere el planteamiento de Bernstein de las teorías refleja, jerárquica o de programa motor 12 Sección I MARCO TEÓRICO presentadas previamente? Bernstein realizó preguntas sobre el organismo en una situación continuamente cambiante. Encontró respuestas distintas a las de investigadores anteriores sobre la causa y naturaleza del movimiento, debido a que formuló otras preguntas, como: ¿Cómo el cuerpo, siendo un organismo mecánico, influye en el proceso de control? ¿Cómo afectan las condiciones iniciales las características del movimiento? Al describir al cuerpo como un sistema mecánico, Bernstein indicó que tenemos muchos grados de libertad que necesitan ser controlados. Por ejemplo, tenemos numerosas articulaciones, todas pueden doblarse y muchas también pueden rotarse. Esto complica increíblemente el control del movimiento. Señaló, “La coordinación del movimiento es el proceso de dominar los grados de libertad redundantes del organismo en movimiento” (23). En otras palabras, involucra transformar al cuerpo en un sistema controlable. Como una solución para el problema de los grados de libertad, Bernstein propuso que los controles jerárquicos existen para simplificar el dominio de los múltiples grados de libertad del cuerpo. De esta forma, los niveles superiores del sistema nervioso activan los inferiores, los cuales activan las sinergias o grupos de músculos obligados a actuar juntos como una unidad. Podemos pensar en nuestro repertorio de movimientos como oraciones hechas de palabras, las letras de las palabras son los músculos, las palabras son las sinergias y las oraciones son las acciones. De esta forma, Bernstein creía que las sinergias tenían un papel importante en la solución del problema de los grados de libertad. Esto se logra obligando a ciertos músculos a trabajar como una unidad. Propuso que aunque existen pocas sinergias, éstas prácticamente hacen posible la completa variedad de movimientos que conocemos. Por ejemplo, examinó algunas sinergias simples como la locomotora, postural y respiratoria. LIMITACIONES ¿Cuáles son las limitaciones del planteamiento de sistemas de Bernstein? Como puede ver, es el enfoque más amplio que hemos analizado hasta el momento. Y debido a que toma en consideración no sólo los aportes del sistema nervioso a la acción, sino que también las contribuciones de los sistemas muscular y esquelético, así como las fuerzas de gravedad e inercia, predice el comportamiento real mucho mejor que las teorías anteriores. Sin embargo, según la perspectiva actual, no se centra fuertemente en la interacción del organismo con el ambiente, como otras teorías sobre el control motor. IMPLICANCIAS CLÍNICAS La teoría de sistemas tiene una cantidad de implicancias para los terapeutas. Primero, acentúa la importancia del entendimiento del cuerpo como un sistema mecánico. El movimiento no está determinado únicamente por la reacción del sistema nervioso filtrada a través de un sistema mecánico, el cuerpo. Cuando trabaja con un paciente con una deficiencia en el sistema nervioso central, el terapeuta debe ser cuidadoso al evaluar el aporte de las alteraciones al sistema musculoesquelético, así como del sistema neurológico, a la pérdida general del control motor. En nuestro ejemplo de la Sra. Johnson, la pérdida de movilidad a largo plazo en su brazo y pierna afectará potencialmente al sistema musculoesquelético. Ella podría mostrar un acortamiento de los flexores del codo y una pérdida del rango de movilidad en la articulación del tobillo. Estas limitaciones tendrán un efecto significativo en su capacidad para recuperar el control motor. La teoría de sistemas sugiere que la evaluación y el tratamiento deben enfocarse no sólo en las deficiencias de los sistemas particulares que contribuyen al control motor, sino que en aquéllas que interactúan en los múltiples sistemas. Un buen ejemplo de esto en la Sra. Jonhson son las anomalías relacionadas con los sistemas musculoesquelético y neuromuscular que restringen su capacidad de mover el brazo. Teoría de la Acción Dinámica La teoría de la acción dinámica ha comenzado a mirar a la persona en movimiento desde una nueva perspectiva (24-26). Este enfoque proviene de un estudio más amplio de las dinámicas o sinergias dentro del mundo físico y plantea las interrogantes: ¿Cómo llegan a existir los patrones y organizaciones que vemos en el mundo a partir de los elementos que los constituyen carentes de orden? Y ¿cómo cambian estos sistemas a través del tiempo? Por ejemplo, tenemos miles de células musculares en el corazón que trabajan juntas para hacerlo latir. ¿Cómo puede reducirse este sistema de miles de grados de libertad (cada célula que añadimos aporta un nuevo grado de libertad) a uno de pocos grados, a fin de que las células funcionen como una unidad? Capítulo Uno Este fenómeno, que no sólo vemos en la musculatura cardiaca, sino que también en patrones de formación de nubes y en el movimiento del agua desde el momento en que se transforma de hielo en líquido o se evapora al hervir, ilustra el principio de autoorganización, el cual es fundamental para los sistemas dinámicos. Afirma que cuando un sistema de partes individuales se une, sus elementos se comportan colectivamente en forma ordenada. No hay necesidad de un centro “superior” que envíe las instrucciones o comandos para lograr una acción coordinada. Este principio aplicado al control motor propone que el movimiento surge como resultado de elementos que interactúan, sin la necesidad de comandos específicos o de programas motores en el sistema nervioso. La acción dinámica o perspectiva sinergista también trata de encontrar descripciones matemáticas de estos sistemas autoorganizados. Las características esenciales examinadas son las llamadas propiedades no lineales del sistema (27). ¿Qué es el comportamiento no lineal? Es una situación en la cual, cuando uno de los parámetros se altera y alcanza un valor crítico, el sistema entra en un patrón de comportamiento completamente nuevo. Por ejemplo, a medida que un animal camina más y más rápido, existe un punto en el que, repentinamente, cambia a un trote. Cuando el animal continúa moviéndose más rápido, existe un segundo punto en el que se transforma en un galope. Esto se muestra en la Figura 1.8. El planteamiento de la acción dinámica no trata TEORÍAS SOBRE EL CONTROL MOTOR 13 de explicar estos cambios en relación con los circuitos del sistema nervioso, sino que intenta simplemente describir en forma matemática la función de estos sistemas. Esto permite la predicción de las formas en que un sistema dado actuará en diferentes situaciones. Uno de los puntos destacados por los defensores de esta perspectiva es que muchas transiciones del movimiento corporal pueden ser explicadas sin basarse en un generador de patrones neurales específico que las origine. En cambio, las transiciones pueden deberse a las propiedades oscilatorias o pendulares de las mismas extremidades. De esta forma, la perspectiva de la acción dinámica ha reducido la importancia de las nociones de comandos provenientes del sistema nervioso central para controlar el movimiento y ha buscado explicaciones físicas que también pueden contribuir a las características del movimiento (28). La teoría de la acción dinámica ha sido modificada recientemente para incorporar muchos de los conceptos de Bernstein. Esto ha dado como resultado la combinación de estas dos teorías para el control motor en un modelo de sistemas dinámicos (24). Este modelo sugiere que la acción del movimiento subyacente es resultado de la interacción de componentes tanto físicos como neuronales (29). LIMITACIONES Este planteamiento se ha sumado a nuestro entendimiento de los elementos que contribuyen al movimiento y sirve como recordatorio de que una Velocidad Galopar Estado del comportamiento Trotar Caminar Figura 1.8. Un modelo de acción dinámica predice los cambios discretos en el comportamiento resultantes de los cambios en las dinámicas lineales de un sistema de movimiento. Por ejemplo, debido a que la velocidad aumenta linealmente, se alcanza un punto en el que se produce un cambio en el estado del comportamiento en el animal desde el caminar, a trotar y a galopar. 14 Sección I MARCO TEÓRICO comprensión aislada del sistema nervioso no permitirá predecir la acción. Sin embargo, una limitación de este modelo puede ser la suposición de que el sistema nervioso tiene un papel totalmente insignificante y que la relación entre el sistema físico del animal y el ambiente donde opera determina principalmente el comportamiento del animal. Normalmente, el enfoque de la teoría de la acción dinámica está en el nivel de esta interrelación, no en el entendimiento de los aportes neurales al sistema. IMPLICANCIAS CLÍNICAS Una de las mayores implicancias de la teoría de la acción dinámica es la opinión de que el movimiento es una propiedad emergente. Es decir, surge de la interacción de múltiples elementos que se auto-organizan basándose en ciertas propiedades dinámicas de los mismos elementos. Esto significa que los cambios o las alteraciones en el comportamiento motor a menudo pueden ser explicados en función de los principios físicos en vez de interpretarlos necesariamente según las estructuras neurales. ¿Cuáles son las implicancias de esto para tratar los trastornos motores de los pacientes? Si como médicos comprendemos más las propiedades físicas o dinámicas del cuerpo humano, podríamos hacer uso de ellas para ayudar a los pacientes a recuperar el control motor. Por ejemplo, la velocidad puede ser un colaborador importante de la dinámica del movimiento. Con frecuencia, se les pide a los pacientes que se muevan lentamente por razones de seguridad. Sin embargo, esta forma de tratamiento no considera la interacción entre la velocidad y las propiedades de físicas del cuerpo, las cuales producen el impulso y por lo tanto pueden ayudar a una persona débil a moverse con mayor facilidad. Figura 1.9. Modelo del procesamiento de distribución en paralelo que muestra tres capas, de recepción, intermedia y de respuesta, hipotéticamente equivalentes a las unidades sensorial, interneural y motora. En nuestro ejemplo de la Sra. Johnson, el moverse lentamente puede no ser la mejor estrategia para ponerse de pie, si la debilidad es una deficiencia primaria. En cambio, enseñarle a aumentar la velocidad del tronco puede permitirle generar el impulso suficiente para lograr levantarse. Teoría del Procesamiento de Distribución en Paralelo La teoría del procesamiento de distribución en paralelo (PDP) describe la forma en que el sistema nervioso procesa la información para actuar. Esta teoría ha sido empleada para explicar como adquirimos nuevas habilidades, debido a que predice los procesos utilizados por el sistema nervioso durante el desarrollo o la adquisición de nuevas habilidades (30). La teoría del PDP es consistente con el conocimiento actual en la neurofisiología, el cual postula que el sistema nervioso opera tanto mediante procesos en serie, es decir, procesa la información a través de una vía única, como a través de procesos en paralelo, o sea, interpreta la información a través de vías múltiples que la analizan simultáneamente en diferentes formas (31). Los científicos han comenzado a diseñar el procesamiento neural utilizando programas computacionales. Estos programas han sido desarrollados con sofisticados circuitos similares a las redes del cerebro. Ésta es la forma en que se elaboran: Los modelos consisten en elementos que están conectados por circuitos. Al igual que las sinapsis neurales, cada elemento puede ser afectado por los otros de forma positiva o negativa. Además, como una transmisión sináptica neural, cada uno puede ejercer magnitudes distintas de los efectos positivos o negativos sobre el siguiente. Entonces, cada elemento Unidades de recepción Unidades intermedias Unidades de respuesta Capítulo Uno suma todos los impulsos positivos y negativos entrantes. Estos modelos se han elaborado dentro de redes en capas que contienen los elementos entrantes, las capas de procesamiento intermedio llamadas capas intermedias y los elementos de respuesta, ilustrados en la Figura 1.9. Estas capas son equivalentes a las neuronas sensoriales, interneuronas y neuronas motoras (30). Al igual que en el sistema nervioso, la eficiencia del desempeño en este sistema depende de dos factores. El primero es el patrón de conexiones entre las capas y el segundo la fuerza entre las conexiones individuales. La belleza de este modelo es que el investigador puede determinar las uniones más eficientes para realizar una función particular a través de una técnica llamada propagación retrógrada. Mediante este proceso, se determina la respuesta más eficiente desde la capa de la “neurona motora”. Comienza con una serie aleatoria de estímulos al sistema, este luego calcula la diferencia entre la actividad deseada y la real para la unidad de respuesta. Dicha diferencia es llamada error, que se utiliza para modificar las conexiones entre aquellos elementos que los han producido. El proceso se realiza una y otra vez, simulando la repetición de una actividad. Con este proceso, el sistema se autocorrige hasta resolver el problema de la respuesta. El modelo a predicho correctamente procesos tanto en sistemas perceptivos como de acción. Por ejemplo, se ha empleado un PDP para simular el proceso del estímulo visual tras a la capacidad de reconocer e identificar letras. Además, los modelos han servido para predecir la forma en que calculamos los ángulos articulares correctos asociados con el traslado de una extremidad hacia una posición determinada en el espacio (31). El PDP es único de cierta forma en su énfasis por explicar los mecanismos neurales asociados con el control motor. Esta teoría y sus modelos relacionados son actualmente de gran interés ya que, aunque no son réplicas exactas del sistema nervioso, poseen muchas de sus propiedades. Así, pueden ayudarnos a comprender la forma en que se resuelven problemas motores particulares. LIMITACIONES Esta teoría no trata de ser una réplica exacta del sistema nervioso y, por lo tanto, muchas de sus funciones, como la propagación retrógrada, no imitan el procesamiento de la información durante el desempeño y el aprendizaje. TEORÍAS SOBRE EL CONTROL MOTOR 15 IMPLICANCIAS CLÍNICAS La teoría del PDP es relativamente nueva, por lo cual sus aplicaciones clínicas son bastante desconocidas. Existen diversas formas en que los modelos podrían integrarse a la práctica médica. Podría utilizarse un modelo de PDP para predecir la forma en que las lesiones del sistema nervioso afectan las funciones. La teoría es capaz de prever esto gracias a la disponibilidad de vías paralelas redundantes, la pérdida de unos pocos elementos no afectará necesariamente la función. No obstante, la teoría podría predecir que una vez alcanzado un cierto nivel o umbral, la pérdida de elementos adicionales afectará la capacidad del sistema para funcionar. Este concepto de umbral para la disfunción puede verse en muchas patologías. Por ejemplo, en la enfermedad de Parkinson, existe una pérdida gradual de células en los ganglios basales. Los síntomas clínicos pueden no ser aparentes al comienzo, hasta que el número de neuronas perdidas alcanza un punto crítico. Las vías redundantes sugieren la posibilidad de múltiples caminos a la recuperación; de esta forma, esta teoría podría utilizarse para proponer métodos de reentrenamiento de las alteraciones motoras. Sugiere que la recuperación podría ser mejor cuando se aplican las técnicas de rehabilitación a vías múltiples. Por ejemplo, el programa de rehabilitación de la Sra. Johnson incluiría la activación de los gemelos para ayudar a mejorar la fuerza muscular, pero también comprendería ejercicio, utilizando ese músculo en actividades posturales y locomotoras. Teorías Orientadas a las Actividades En los últimos 50 años, ha surgido de la investigación neurocientífica una enorme cantidad de información sobre la estructura básica del SNC. Pero todavía existe el reconocimiento de que sabemos mucho pero entendemos muy poco. O sea, sabemos bastante sobre los circuitos neurales, pero poco acerca de la forma en que operan para lograr una acción. Peter Greene (32), un biólogo teórico, indicó que lo necesario en el campo del control motor era una teoría para las actividades. Por este término, Greene se refería a los problemas fundamentales que el SNC debía resolver a fin de realizar las acciones motoras. Según Greene, un ejemplo de una actividad fundamental inherente al control motor es el problema de los grados de libertad descritos por Bernstein. Según Greene, una teoría de actividades le ayudaría a los neurocientíficos a encontrar 16 Sección I MARCO TEÓRICO comportamientos observables para la evaluación, relevantes a las acciones que el cerebro debe realizar. Así, un entendimiento del control motor requiere más que comprender los circuitos, necesita una concepción de los problemas que el SNC debe resolver para llevar a cabo tareas motoras. Un enfoque orientado a las actividades para el estudio del control motor proporcionaría la base para una imagen más coherente del sistema motor. Greene señala que cuando se haya organizado lo esencial de una actividad en una imagen coherente, será posible conocer menos y entender más. Una adaptación de la teoría de la actividad de Greene fue elaborada por Gordon (33) y Horak (34). Sin embargo, el enfoque presentado por dichos científicos define actividad desde una perspectiva más funcional. Es decir, ¿cuáles aspectos del control son inherentes al logro de acciones funcionales en un medio ambiente coherente? El método orientado a la actividad se basa en el reconocimiento de que el objetivo del control motor es el dominio del movimiento para realizar una acción particular, no para efectuar movimientos por el sólo hecho de moverse (excepto en casos inusuales como bailar). Este planteamiento supone que el control del movimiento se organiza alrededor de comportamientos funcionales dirigidos a objetivos como caminar o hablar. LIMITACIONES Una limitación de la teoría orientada a la actividad es la falta de un acuerdo consistente acerca de cuáles son las actividades fundamentales del SNC. Además, los teóricos no siempre concuerdan en cuanto a los elementos esenciales que se controlan en una acción. Por ejemplo, algunos científicos que estudian el control postural creen que el control de la posición de la cabeza es el objetivo esencial del sistema postural. Sin embargo, otros creen que lo fundamental es controlar el centro de la posición de la masa para alcanzar el equilibrio corporal. reeducar. Esto necesita más que un entendimiento de las características biomecánicas de una actividad, es decir, de las estrategias motoras utilizadas para realizar la acción. También necesita una comprensión de la base perceptiva de la acción y de las contribuciones cognitivas. En nuestro ejemplo de la Sra. Johnson, ¿cuáles son las actividades esenciales que serán reeducadas durante el transcurso de su recuperación? ¿Cómo se recuperarán estas actividades? ¿Cuánto tiempo necesitará el médico para reentrenar la función, en comparación a trabajar en alguno de los elementos esenciales que contribuyen a la función, como la fuerza y el rango de movilidad? ¿Cómo puede el médico asegurar que las actividades aprendidas en un entorno clínico serán retenidas cuando la Sra. Johnson finalmente vuelva a su hogar? Teoría del Medio Ambiente En los años sesenta, de forma independiente a la investigación de la fisiología, un psicólogo llamado James Gibson comenzaba a explorar la forma en que nuestros sistemas motores nos permiten interactuar más efectivamente con el medio ambiente a fin de tener un comportamiento orientado al objetivo (35). Su investigación se centró en la forma en que detectamos la información del medio ambiente pertinente para nuestras acciones y en cómo la utilizamos para controlar nuestros movimientos (véase Fig. 1.10). Esta opinión fue ampliada por los estudiantes de Gibson (36, 37) y se dio a conocer como teoría del medio ambiente. Sugiere que el control motor evolucionó para que los animales pudieran IMPLICANCIAS CLÍNICAS La implicancia más importante de esta teoría es el concepto de que la recuperación del control debe enfocarse en actividades esencialmente funcionales. Sugiere la importancia de comprender el papel de los sistemas perceptivo, cognitivo y de acción en el cumplimiento de estas tareas. Uno de los desafíos para los médicos es analizar los componentes fundamentales de las acciones diarias que debemos Figura 1.10. El enfoque del medio ambiente enfatiza la interacción entre el individuo y el ambiente. El individuo explora activamente su entorno, el cual, a su vez, sostiene la actividad del individuo. Capítulo Uno enfrentarse a su entorno, moverse en él efectivamente a fin de encontrar comida, escapar de los depredadores, construir refugio e incluso jugar (28). ¿Qué es lo nuevo de este planteamiento? En realidad fue la primera vez que los investigadores comenzaron a centrarse en la forma en que las acciones están orientadas al ambiente. Las actividades necesitan información perceptiva específica para un desempeño dirigido al objetivo dentro de un ambiente determinado. La organización de la acción es especial para la actividad y el medio ambiente en que se realiza. Mientras que muchos investigadores anteriores habían visto al organismo como un sistema motor sensorial, Gibson recalcó que no era la sensación en sí misma lo importante para el animal, sino que la percepción. Específicamente, lo necesario es el conocimiento de los factores ambientales importantes para la actividad. Estipuló que la percepción se centra en detectar aquella información del medio que apoyará las acciones necesarias para alcanzar el objetivo. Desde una perspectiva del ambiente, es importante determinar cómo un organismo descubre qué información es relevante para la acción, qué forma toma y cómo se utiliza para modificar y controlar el movimiento (28). En resumen, la perspectiva del medio ambiente ha ampliado nuestro entendimiento de la función del sistema nervioso como un sistema sensorial-motor, que reacciona a las variables del entorno, a la idea de que es un sistema que percibe la acción, que explora activamente el ambiente para satisfacer sus propios objetivos. LIMITACIONES Aunque este planteamiento ha expandido nuestro conocimiento significativamente respecto a la interacción entre el organismo y el ambiente, tiende a dar menos énfasis a la organización y función del sistema nervioso, el cual conduce a dicha interacción. Así, el énfasis de la investigación ha cambiado del sistema nervioso a la interfase organismo-medio ambiente. IMPLICANCIAS CLÍNICAS La principal contribución de esta idea está en la descripción del individuo como un explorador activo del medio ambiente. Esta exploración activa de la acción y del entorno en que se desenvuelve permite que el individuo desarrolle múltiples formas de realizar la actividad. La adaptabilidad es importante TEORÍAS SOBRE EL CONTROL MOTOR 17 no sólo en la forma en que organizamos los movimientos, sino que también en cómo utilizamos nuestros sentidos. Una parte importante del tratamiento es ayudar a la Sra. Johnson a explorar las posibilidades de alcanzar una actividad funcional en formas múltiples. La capacidad de desarrollar múltiples soluciones adaptativas para realizar una acción requiere que el individuo explore una gama de formas posibles para realizar una acción y descubra la mejor solución, dado su conjunto de limitaciones. En el caso de la Sra. Johnson, esta habilidad de descubrir activamente una variedad de soluciones se dificulta por la reducida capacidad de moverse, las percepciones erróneas y por las posibles limitaciones cognitivas. ¿CUÁL TEORÍA SOBRE EL CONTROL MOTOR ES MEJOR? Entonces, ¿cuál de las teorías se adapta mejor a las necesidades teóricas y prácticas actuales de los terapeutas? ¿Cuál es la teoría más completa, aquélla que realmente predice la causa y naturaleza del movimiento y que es consistente con nuestro conocimiento actual de la anatomía y fisiología cerebral? Como puede ver sin lugar a dudas, no existe una teoría que lo tenga todo. Creemos que la mejor teoría es la que combina elementos de todas las teorías presentadas. Una teoría completa, o integrada, reconoce los elementos del control motor conocidos y deja espacio para lo que no sabemos. Cualquier teoría actual está inacabada en cierta forma, ya que siempre tiene que haber espacio para revisar e incorporar información nueva. Muchas personas han estado trabajando para desarrollar una teoría integrada del control motor (24, 34, 38—43). En algunos casos, cuando son modificadas, se emplean nuevos nombres. Como resultado, se vuelve difícil distinguir entre las teorías desarrolladas. Por ejemplo, sistemas, dinámicas, acción dinámica y sistemas de acción dinámica son todos términos que a menudo se utilizan en forma intercambiable. En artículos anteriores (40, 42) hemos llamado a la teoría para el control motor en la cual basamos nuestra investigación y práctica médica un planteamiento de sistemas. Hemos seguido usando este nombre, aunque nuestro concepto de teoría de sistemas difiere del enfoque de sistemas de Bernstein y se ha ampliado para incorporar muchos de los conceptos propuestos por otras teorías. En este libro continuaremos refiriéndonos a nuestra teoría del 18 Sección I MARCO TEÓRICO control motor como un planteamiento de sistemas. Este enfoque sugiere que es esencial reconocer que los movimientos surgen de una interacción entre el individuo, la actividad y el entorno en que se realiza la acción. Así, no es solamente el resultado de programas motores específicos de los músculos o de reflejos condicionados, sino que se produce por una interacción dinámica entre los sistemas perceptivo, cognitivo y de acción. Aquí se definen los sistemas de acción para incluir los aspectos neuromusculares y las propiedades físicas o dinámicas del sistema musculoesquelético en sí mismo. Las propiedades organizacionales del sistema surgen como una función de la actividad y del ambiente en que se realiza la acción. Este marco teórico será utilizado a través de este texto y es la base de los métodos clínicos para evaluar y tratar los trastornos motores en el paciente con problemas neurológicos. Hemos encontrado útil la teoría en ayudarnos a generar preguntas de investigación e hipótesis acerca de la causa y naturaleza del movimiento. RESUMEN 1. El estudio del control motor es el estudio de la causa y naturaleza del movimiento. Se relaciona con la estabilización del cuerpo en el espacio, es decir, con el control postural y del equilibrio, y con el movimiento del cuerpo en el espacio. 2. Las prácticas específicas utilizadas para evaluar y tratar al paciente con trastornos motores son determinadas por las suposiciones subyacentes acerca de la causa y naturaleza del movimiento provenientes de teorías específicas. 3. Una teoría sobre el control motor es un grupo de ideas abstractas sobre la naturaleza y la causa del movimiento. Las teorías proporcionan: (a) un marco para interpretar el comportamiento; (b) una guía para la acción clínica; (c) nuevas ideas; y (d) hipótesis de trabajo para la evaluación y el tratamiento. 4. Las prácticas de rehabilitación son un reflejo de las teorías, o ideas básicas, que tenemos sobre la causa y naturaleza de la función y disfunción. 5. En este capítulo hemos revisado diversas teorías con un impacto sobre nuestra perspectiva de la evaluación y el tratamiento, incluyendo la teoría refleja, jerárquica, de la programación motora, de sistemas, de la acción dinámica, del procesamiento de distribución en paralelo, orientada a la actividad y del medio ambiente. 6. En este texto utilizamos el enfoque de la teoría de sistemas como base para diversas aplicaciones clínicas. Según esta teoría, el movimiento proviene de la interacción de procesos múltiples, incluyendo (a) procesos perceptivos, cognitivos y motores dentro del individuo y (b) las interacciones entre el individuo, la actividad y el medio ambiente. Capítulo 2 APRENDIZAJE MOTOR Y RECUPERACIÓN FUNCIONAL Feedback Intrínseco Feedback Extrínseco Conocimientos de los Resultados Condiciones de Práctica Práctica Concentrada y Distribuida Práctica Variable Interferencia del Entorno Entrenamiento Todo vs. Parte Transferencia Práctica Mental Orientación Recuperación Funcional Conceptos Relacionados Función Recuperación Recuperación y Compensación Retención de la Función Etapas de Recuperación Factores que Contribuyen a la Recuperación Funcional Efecto de la Edad Características de la Lesión Efecto de la Experiencia Efecto del Entrenamiento Perspectiva Médica Resumen Introducción al Aprendizaje Motor ¿Qué es el Aprendizaje Motor? Primeras Definiciones de Aprendizaje Motor Ampliación de la Definición de Aprendizaje Motor Relación entre Desempeño y Aprendizaje Formas de Aprendizaje Formas No-Asociativas de Aprendizaje Formas Asociativas de Aprendizaje Condicionamiento Clásico Condicionamiento Operativo Aprendizaje por Procedimiento y Declarativo Teorías Relacionadas con el Aprendizaje de Movimientos Finos Teoría del Circuito Cerrado de Adams Limitaciones Teoría Esquemática de Schmidt Limitaciones Fitts y Posner: Etapas de Aprendizaje Motor Limitaciones Teoría de Newell: El Aprendizaje como Forma de Exploración Limitaciones Factores que Contribuyen al Aprendizaje Motor Feedback naturaleza del movimiento. Definimos el área del aprendizaje motor como el estudio de la adquisición y/o modificación del movimiento. Mientras que el control motor se enfoca en comprender el dominio del movimiento ya adquirido, el aprendizaje motor se centra en el entendimiento de su adquisición y/o modificación. El área del aprendizaje motor se ha dirigido tradicionalmente al estudio de la adquisición o modificación de movimientos en individuos normales. En cambio, la recuperación de las funciones se remite a la readquisición de capacidades motoras pérdidas por una lesión. Aunque no existe nada inherente al término aprendizaje motor que lo distinga de los procesos relacionados con la recuperación de la función motora, con frecuencia se les considera en forma separada. Esta división puede ser confusa, los problemas que enfrentan los médicos preocupados por ayudar a sus pacientes a readquirir habilidades pérdidas como consecuencia de una lesión son INTRODUCCIÓN AL APRENDIZAJE MOTOR El Sr. Smith ya ha estado en terapia por 5 semanas, después de su ataque. Ha recobrado gradualmente la capacidad de estar de pie, caminar y alimentarse otra vez. ¿Cuál es la causa de su recuperación de la función motora? ¿Qué cantidad se debe a la “rehabilitación espontánea”? ¿Cuánto puede atribuirse a las intervenciones terapéuticas? ¿Cuántas habilidades motoras readquiridas podrá retener y utilizar una vez que deje el centro de rehabilitación y vuelva a su hogar? Estas preguntas y problemas reflejan la importancia del aprendizaje motor para los médicos comprometidos en la recuperación del paciente con problemas motores. ¿Qué es el Aprendizaje Motor? En el Capítulo 1, definimos el campo del control motor como el estudio de la causa y 19 20 Sección I MARCO TEÓRICO parecidos a las dificultades de las personas en el campo del aprendizaje motor. Preguntas habituales de ambas actividades son: ¿cómo puedo estructurar mejor la práctica (terapia) para asegurar el aprendizaje? ¿Cómo puedo garantizar que las habilidades aprendidas en un contexto se transfieran a otros? ¿Simplificar una actividad, es decir, hacerla más fácil de ejecutar, producirá un aprendizaje más eficiente? En este capítulo empleamos el término aprendizaje motor para incluir tanto la adquisición como la readquisición de movimientos. Describiremos diversas teorías sobre ambos conceptos. PRIMERAS DEFINICIONES DE APRENDIZAJE MOTOR Aprendizaje se define como el proceso de adquirir conocimientos sobre el mundo; el aprendizaje motor es descrito como un conjunto de procesos asociados con la práctica o la experiencia que conllevan a cambios relativamente permanentes en la capacidad de realizar acciones finas (1). Esta definición refleja cuatro conceptos: (1) el aprendizaje es el proceso de adquirir la capacidad para realizar actividades finas; (2) es el resultado de la experiencia o de la práctica; (3) no puede calcularse directamente, más bien, se deduce basándose en el comportamiento; y (4) produce cambios relativamente permanentes en el comportamiento, por lo que los cambios a corto plazo no son considerados aprendizaje (1). AMPLIACIÓN DE LA DEFINICIÓN DE APRENDIZAJE MOTOR En este capítulo se ha expandido la definición de aprendizaje motor para abarcar diversos aspectos no considerados tradicionalmente como parte de él. Este término involucra más que procesos motores. Más bien, implica el aprendizaje de nuevas estrategias tanto para sentir como para moverse. Así, el aprendizaje motor, al igual que el control motor, surge de un complejo de procesos perceptivos, cognitivos y de acción. Las nociones anteriores se han enfocado principalmente en los cambios en el individuo. Pero el proceso del aprendizaje motor puede explicarse como la búsqueda de una forma de realizar la actividad que surge de la interacción del individuo con la actividad y el entorno. Dichas formas son nuevas estrategias para percibir y actuar (2). De forma similar, la recuperación de las funciones involucra la reorganización de sistemas de percepción y de acción relacionados con actividades y ambientes específicos. Por lo tanto, no es posible estudiar el aprendizaje motor o la recuperación de las funciones sin considerar el modo en que los individuos efectúan las actividades funcionales en ambientes específicos. Relación entre Desempeño y Aprendizaje Por tradición, el estudio del aprendizaje motor se ha enfocado solamente en los resultados. Las perspectivas anteriores sobre este tema no siempre lo diferenciaban del desempeño (3). Usualmente se pensaba que los cambios en el desempeño producidos por la práctica reflejaban variaciones en el aprendizaje. No obstante, esta idea no consideró que ciertos efectos de la práctica mejoraban el desempeño en un principio pero no eran retenidos necesariamente, lo cual es una requisito del aprendizaje. Esto condujo a la noción de que este último no podía evaluarse durante la práctica, sino que durante pruebas específicas de retención o transferencia. De esta manera, el aprendizaje, definido como un cambio relativamente permanente, se distingue del desempeño, explicado como una variación temporal en el comportamiento motor observado durante sesiones de práctica. Consideramos el término desempeño desde una perspectiva levemente diferente, como un comportamiento observado en cualquier momento específico del tiempo, sin limitarse a su descripción durante las sesiones de práctica. El desempeño, sea en la terapia o en actividades de retención y transferencia, es el resultado de una compleja interacción de muchas variables, una de las cuales es el nivel de aprendizaje. Otros factores que pueden afectarlo son el cansancio, la ansiedad y la motivación. Así, el desempeño, sin importar cuando sea evaluado, no es necesariamente una medida de aprendizaje absoluto. Esto se debe a que las variaciones en el desempeño pueden reflejar no sólo cambios en el aprendizaje, sino que también en los otros factores. FORMAS DE APRENDIZAJE Recuperar la función después de una lesión implica la readquisición de tareas complejas. Sin embargo, es difícil comprender los procesos involucrados en el aprendizaje empleando el estudio de actividades complejas. Por lo tanto, muchos investigadores han comenzado a explorar formas Capítulo Dos simples de aprendizaje, con el pensamiento de que son la base para la adquisición del comportamiento fino. No obstante, se cuenta con muy poca información sobre cómo estas formas simples contribuyen a la adquisición de habilidades más complejas. Comenzaremos por revisar las formas simples y por discutir algunas de sus aplicaciones médicas. Luego presentaremos teorías del aprendizaje motor que se han desarrollado para describir la adquisición de comportamiento complejo y sugeriremos cómo cada una de ellas puede utilizarse para explicar la adquisición de habilidades como tomar un vaso de agua. Al principio, entregaremos un resumen de formas simples no-asociativas de aprendizaje como la habituación y la sensibilización. Formas No-Asociativas de Aprendizaje El aprendizaje no-asociativo se manifiesta cuando a los animales se les da un único estímulo en forma repetida. Por consiguiente, el sistema nervioso absorbe las características de ese estímulo. La habituación y la sensibilización son dos formas muy simples de aprendizaje no-asociativo (4). La habituación es una disminución en la receptividad, resultado de la exposición constante a un estímulo indoloro. La habituación se utiliza de muchas formas distintas en el ambiente clínico. Por ejemplo, se aplica en ejercicios para tratar el vértigo de pacientes con ciertos tipos de disfunción vestibular, a quienes se les pide que actúen repetidamente en formas que causan su trastorno, lo cual produce un acostumbramiento a la respuesta. La habituación constituye la base de la terapia para niños que han sido diagnosticados con “defensa táctil”, es decir, que muestran una receptividad excesiva a la estimulación cutánea. Los niños son expuestos reiteradamente a niveles de estímulos cutáneos que aumentan gradualmente a fin de disminuir su susceptibilidad. La sensibilización es una receptividad incrementada a un estímulo amenazador o nocivo (4). Por ejemplo, si recibo un estímulo doloroso en la piel, y luego una palpación suave, reaccionaré a esta última con más fuerza de lo normal. Después de que una persona se ha acostumbrado a un estímulo, otro doloroso puede deshabituarlo. Es decir, la sensibilización puede contrarrestar el efecto de la habituación. Hay ocasiones en que es importante aumentar la sensibilidad del paciente a un estímulo amenazador. Por ejemplo, reforzar la conciencia del APRENDIZAJE MOTOR Y RECUPERACIÓN FUNCIONAL 21 paciente a lo que indica la probabilidad de una caída inminente puede ser un aspecto valioso en la recuperación del equilibrio. No todas las formas no-asociativas son simples. Un ejemplo es el aprendizaje sensorial, en el cual se forma una experiencia sensorial. Se relaciona con el entendimiento de un estímulo, en este caso, los impulsos sensoriales. Ayudar a los pacientes a explorar su espacio perceptivo, por su relación con el aprendizaje de una habilidad particular— como alcanzar o trasladarse— sería un ejemplo de aprendizaje no-asociativo. Formas Asociativas de Aprendizaje ¿Qué es el aprendizaje asociativo? Una respuesta posible es aquél que implica la asociación de ideas. Por ejemplo, si le pide a sus pacientes con problemas al caminar que asocien el cambio de su centro de gravedad con el levantamiento de la pierna, los está ayudando a combinar dos aspectos del movimiento en un todo integrado. A través del aprendizaje asociativo las personas aprenden a predecir relaciones, tanto el vínculo de un estímulo con otro (condicionamiento clásico) como la conexión de un comportamiento con un resultado (condicionamiento operativo). Se ha sugerido que el aprendizaje asociativo se desarrolló para ayudar a que los animales aprendieran a detectar conexiones causales en el medio ambiente (4). Establecer relaciones válidas y por lo tanto predecibles entre los eventos es parte del proceso de dar un orden y significado a nuestro mundo. Reconocer uniones clave entre los hechos es una parte esencial de la capacidad de adaptar el comportamiento a situaciones nuevas (4). Quienes han sufrido una lesión que ha alterado drásticamente su capacidad de sentir y moverse en el mundo tienen la tarea de reexplorar su cuerpo en relación con el entorno, a fin de determinar cuales son las nuevas conexiones que existen entre ambos. Pavlov estudió la forma en que humanos y animales aprenden a asociar dos estímulos, a través de la forma simple de aprendizaje que actualmente es llamada condicionamiento clásico. CONDICIONAMIENTO CLÁSICO El condicionamiento clásico consiste en aprender a conectar dos estímulos. Durante este tipo de condicionamiento, un estímulo débil al principio (el estímulo condicionado) se vuelve altamente efectivo en causar una repuesta cuando se le asocia a 22 Sección I MARCO TEÓRICO Antes del aprendizaje EC Sin respuesta A ENC RNC B EC Después del aprendizaje RC (antes RNC) Figura 2.1. El proceso del condicionamiento clásico se ilustra mostrando la relación entre el estímulo condicionado (EC), el estímulo no condicionado (ENC), la respuesta condicionada (RC) y la respuesta no condicionada (RNC) antes del aprendizaje (A) y durante el transcurso de éste (B). otro más fuerte (el estímulo no condicionado). El primero es habitualmente algo que al comienzo no produce una respuesta (como una campana), en cambio, el no condicionado (ENC), que puede ser comida, siempre obtiene una respuesta. Después de un vínculo reiterado de ambos estímulos, se comienza a ver una respuesta condicionada (RC) hacia el estímulo condicionado (EC). Recuerde: originalmente no producía reacción alguna (4). Esta relación se muestra en la Figura 2.1. Lo que el individuo hace en este tipo de aprendizaje es predecir la relación entre dos estímulos o eventos que han ocurrido para responder adecuadamente. Por ejemplo, en el ambiente de una terapia, si damos repetidamente a los pacientes una indicación verbal junto con ayudarlos a hacer un movimiento, finalmente pueden comenzar a efectuar la actividad sólo con la señal verbal. Así, a medida que los pacientes adquieren habilidades los vemos avanzar por el camino del entrenamiento desde la ayuda manual del terapeuta, a realizar la actividad con indicaciones verbales, hasta finalmente, llevar a cabo la acción sin ayuda. Recientemente se ha demostrado que, en general, asimilamos las relaciones que son importantes para nuestra supervivencia; es más difícil asociar eventos biológicamente sin sentido. Estos hallazgos destacan un importante principio del aprendizaje: es más probable que el cerebro perciba e integre aquellos aspectos del medio ambiente que sean más convenientes. En cuanto a la terapia, el aprendizaje de los pacientes es más posible en actividades y entornos que les sean relevantes y significativos. básicamente un aprendizaje ensayo y error. Con este método aprendemos a asociar una cierta reacción, entre las muchas que podemos tener, con una consecuencia. Los experimentos clásicos en esta área se efectuaron con animales que eran recompensados con comida cuando presionaban accidentalmente una palanca ubicada en el interior de la jaula. Pronto aprendieron a asociar la activación de la palanca con la entrega de alimento, y la frecuencia de la acción se volvió muy alta. El principio del condicionamiento operativo puede plantearse de la siguiente forma: los comportamientos recompensados tienden a repetirse a costa de otros. Asimismo, aquellos seguidos por estímulos desagradables no se repiten a menudo. Esto es llamado la ley del efecto (4). Este tipo de condicionamiento tiene un papel fundamental en la determinación del comportamiento de los pacientes enviados a terapia. Por ejemplo, la anciana débil que sale de su casa para comprar y sufre una caída estará menos dispuesta a repetir esa acción otra vez. La disminución de las actividades producirá un deterioro de las funciones físicas, lo cual aumentará la probabilidad de una caída. Esta situación reforzará su deseo de estar inmóvil, y así, veremos la ley del efecto en acción. Los terapeutas pueden hacer uso de una variedad de técnicas para ayudar a sus pacientes a recuperar el nivel de actividad y a reducir la probabilidad de un golpe. Una técnica es emplear el proceso de desensibilización para disminuir la ansiedad y el miedo a caer. El condicionamiento operativo puede ser una herramienta efectiva durante la intervención médica. Los elogios verbales del terapeuta por un trabajo bien hecho sirven como refuerzo para algunos pacientes (¡aunque no para todos!). Establecer una sesión de terapia para que un movimiento particular sea recompensado por la realización satisfactoria de una actividad deseada por el paciente es un poderoso ejemplo de esta técnica. Aplicar el biofeedback para ayudar al paciente a aprender a controlar el pie durante la fase de balanceo de la marcha también es un ejemplo de condicionamiento operativo. APRENDIZAJE POR PROCEDIMIENTO Y DECLARATIVO CONDICIONAMIENTO OPERATIVO El condicionamiento operativo o instrumental es un segundo tipo de aprendizaje asociativo (4). Es Algunos investigadores han comenzado a clasificar el aprendizaje asociativo basándose en el tipo de conocimiento que la persona adquiere. Con Capítulo Dos esta forma de organización, se han identificado dos variedades de aprendizaje basadas en el tipo y recuerdo de la información asimilada (4). El aprendizaje por procedimiento se relaciona con aquellas actividades que pueden desempeñarse en forma automática, sin atención o pensamiento consciente, como un hábito. Se desarrolla lentamente con la repetición de una acción en muchas pruebas y se expresa a través del desempeño mejorado de la tarea practicada. No depende de la conciencia, atención u otro proceso cognitivo mayor. Durante la adquisición de una habilidad motora, repetir un movimiento una y otra vez en circunstancias variables produciría habitualmente un aprendizaje por procedimiento. O sea, el movimiento se adquiere de manera automática, o los patrones para realizarlo, también llamados esquema de movimiento. Por ejemplo, cuando se le enseña a un paciente a trasladarse de una silla a la cama, generalmente hacemos que practique una estrategia motora óptima para moverse de una a la otra. A fin de prepararlos mejor para trasladarse efectivamente en una amplia variedad de situaciones y contextos, aprenden a moverse desde sillas de alturas distintas y hacia posiciones diferentes de la cama. De esta forma empiezan a formar los patrones asociados con la actividad del traslado. El desarrollo de esos patrones les permitirá a moverse en forma segura en circunstancias desconocidas. Esta constante práctica y repetición origina un aprendizaje por procedimiento eficiente y transferencias efectivas y seguras. Por otra parte, el aprendizaje declarativo tiene como resultado un conocimiento que puede ser recordado concientemente por lo que exige procesos como la conciencia, la atención y la reflexión (4). Puede expresarse en oraciones declarativas, como: primero presiono el botón de arriba, después el siguiente. La repetición constante puede transformar el conocimiento declarativo en de procedimiento. Por ejemplo, cuando los pacientes están reaprendiendo una habilidad por primera vez, pueden describir verbalmente cada movimiento mientras lo realizan. Sin embargo, con la repetición, el movimiento se vuelve una actividad motora automática, es decir, no necesita atención y monitoreo conciente. La ventaja del aprendizaje declarativo es que puede manifestarse de otras formas además de la aprendida. Entonces, por ejemplo, los expertos en carreras de esquí, cuando se preparan para bajar una colina con obstáculos a 120 millas por hora, ensayan mentalmente la carrera y cómo la correrán. Así también, los patinadores artísticos que se preparan APRENDIZAJE MOTOR Y RECUPERACIÓN FUNCIONAL 23 para actuar, con frecuencia practicarán mentalmente las secuencias que realizarán antes de entrar a la pista. En la terapia, cuando se ayuda los pacientes a readquirir habilidades pérdidas por una lesión, el énfasis a menudo está en las prácticas que producen el aprendizaje por procedimiento, en aprender un movimiento, en vez del método declarativo. Este último requiere la capacidad para expresar verbalmente el proceso que se realizará y, en general, no es posible con pacientes que tienen una deficiencia tanto cognitiva como de lenguaje que impide su capacidad para recordar y expresar el conocimiento. Sin embargo, aplicar un aprendizaje declarativo permitiría que los pacientes ensayaran sus movimientos mentalmente, aumentando la cantidad de práctica disponible cuando condiciones físicas como el cansancio normalmente la limitarían. TEORÍAS RELACIONADAS CON EL APRENDIZAJE DE MOVIMIENTOS FINOS Al igual que se han planteado teorías sobre el control motor, existen postulados acerca del aprendizaje motor, es decir, un grupo de ideas abstractas sobre la causa y naturaleza de la adquisición o modificación del movimiento. Las teorías relativas al aprendizaje motor, como las del control motor, deben basarse en el conocimiento vigente de la estructura y función del sistema nervioso. La siguiente sección analiza las teorías actuales sobre el aprendizaje motor. Se incluye una breve discusión de diversas teorías sobre la recuperación funcional, la readquisición de habilidades pérdidas por una lesión. Teoría del Circuito Cerrado de Adams Adams (5), un investigador de educación física, fue la primera persona que trató de crear una teoría integral del aprendizaje motor. Esta teoría generó mucho interés durante la década de 1970 cuando los científicos intentaban determinar su aplicabilidad a la adquisición de habilidades motoras. Su aspecto más importante es que se fundamenta en los procesos de circuito cerrado del control motor, en los que se utiliza el feedback sensorial para la producción progresiva de movimiento fino. Esta teoría plantea que, en el aprendizaje motor, el feedback sensorial del movimiento progresivo se compara dentro del sistema nervioso con la memoria almacenada del movimiento 24 Sección I MARCO TEÓRICO deseado (6). Esta referencia interna de lo correcto, a la cual Adams llamó trazo perceptivo, se elabora después de un periodo de práctica. Adams predijo que el trazo perceptivo en sí mismo no podía conducir a la producción precisa del movimiento fino. Propuso que un segundo elemento, el trazo de la memoria, es empleado para seleccionar e iniciar el movimiento (1). Después de que este último comienza la acción, el trazo perceptivo asumiría el control para llevar a cabo el movimiento y detectar el error. Según la teoría de Adams, cuando se aprende a tomar un vaso, se desarrollaría gradualmente un trazo perceptivo para el movimiento, el cual serviría como guía hacia el punto final. Mientras más se practica el movimiento específico, el trazo perceptivo será más fuerte. La exactitud del movimiento será directamente proporcional a la solidez del trazo. LIMITACIONES La teoría de circuito cerrado de Adams para el aprendizaje motor ha sido criticada por varias razones. Se ha demostrado que animales y humanos pueden realizar movimientos incluso cuando no cuentan con un feedback sensorial (7-9). Además, los animales pueden utilizar un aprendizaje condicionado a fin de evitar un impacto, incluso después de que se han interrumpido las aferencias (7). Así, la teoría de Adams no explica estos movimientos de circuito abierto, es decir, aquellos realizados sin feedback sensorial. Teoría Esquemática de Schmidt En los años setenta, como respuesta a las muchas limitaciones de la teoría del circuito cerrado para en aprendizaje motor, Richard Schmidt, otro investigador del campo de la educación física, propuso un nuevo planteamiento, al cual llamó teoría esquemática. Destacaba los procesos de circuito abierto del control y el concepto de programa motor (10). Aunque este último era considerado esencial para comprender el control motor, aún nadie se había cuestionado cómo se pueden aprender. Al igual que otros investigadores anteriores, Schmidt propuso que los programas motores no contenían los detalles de los movimientos, sino que envolvían patrones generalizados para una clase específica de movimientos. Predijo que cuando se absorbe un nuevo programa motor, el individuo aprende un conjunto generalizado de patrones que pueden aplicarse en una variedad de contextos. En el interior de esta teoría se encuentra el concepto de esquema, el cual ha sido importante para la sicología por muchos años. El término aludía originalmente a una representación abstracta almacenada en la memoria después de múltiples presentaciones de una clase de objetos. Por ejemplo, se propone que después de ver muchos tipos distintos de perros, comenzamos a almacenar un conjunto abstracto de patrones de sus cualidades generales en nuestro cerebro, a fin de que cuando veamos un nuevo ejemplar, sin importar el tamaño, color o forma, lo identifiquemos como un perro. Schmidt expandió el concepto de esquema y lo aplicó al área del control motor. Propuso que, después de que un individuo efectúa un movimiento, se almacenan cuatro elementos en la memoria: (a) las condiciones iniciales del movimiento, como la posición del cuerpo y el peso del objeto manipulado; (b) los parámetros utilizados por el programa motor generalizado; (c) el producto del movimiento, en cuanto al conocimiento de los resultados (CR); y (d) las consecuencias sensoriales del movimiento, es decir, como se sintió, vio y sonó. Esta información es extraída y conservada en forma de esquema de recuerdo (motor) y esquema de reconocimiento (sensorial), como se ilustra en la Figura 2.2. El esquema de recuerdo se emplea para la selección de una respuesta específica. Cuando se efectúa un movimiento dado, sus condiciones iniciales y su objetivo deseado son estímulos para el esquema de recuerdo. También pueden utilizarse los recuerdos abstractos de las especificaciones de respuestas anteriores en actividades parecidas. El esquema de reconocimiento es utilizado para la evaluación de la respuesta. En este caso, las consecuencias y los resultados sensoriales de movimientos previos son asociados con las condiciones iniciales actuales para crear una representación de las consecuencias sensoriales esperadas. Luego esto se compara con la información sensorial del movimiento en curso para evaluar la eficiencia de la respuesta. El esquema de reconocimiento es utilizado principalmente para el aprendizaje más que para el control automático. Cuando se finaliza el movimiento, la señal de error es enviada al esquema, el cual es modificado por el feedback sensorial y el CR. Así, según esta teoría, el aprendizaje consiste en el proceso progresivo de actualizar los esquemas de reconocimiento y de recuerdo con cada acción realizada. Según la teoría esquemática, cuando alguien aprende a tomar un vaso, óptimamente practicaría muchas variaciones de la acción en sí. Esto permitiría Capítulo Dos Condiciones iniciales APRENDIZAJE MOTOR Y RECUPERACIÓN FUNCIONAL Resultado deseado 25 CR Refuerzo subjetivo Error Especificaciones Esquema de respuesta de la respuesta motora FBP ESP Programa motor Extremidades Entorno Resultado calculado FBE ESP Propiocepción Exterocepción Conocimiento de los resultados Figura 2.2. Diagrama de la teoría esquemática de Schmidt, se ilustran los elementos esenciales para la adquisición de un movimiento. FBP PES = feedback propioceptivo esperado; FBE ESP = feedback exteroceptivo esperado. (Adaptado de Schmidt RA. A schema theory of discrete motor skill learning. Psychol Rev 1975; 82: 225-260.) desarrollar un conjunto de patrones para esa acción, los cuales se aplicarán posteriormente cuando tome el vaso. Mientras mejores sean sus patrones, mejor será la estrategia para coger un vaso desconocido y será menos probable que este caiga o que la leche se derrame. LIMITACIONES ¿La investigación corrobora esta teoría? Sí y no. Una de sus suposiciones es que cuando se practica una ejercicio, formas distintas producirán el esquema o programa motor más efectivo. Los análisis para evaluar este planteamiento han empleado los siguientes paradigmas. Se enseña una nueva tarea a dos grupos de individuos, a uno se le dan condiciones de práctica constantes y al otro, condiciones variables. Luego ambos grupos son evaluados con un movimiento nuevo pero similar. Según la teoría esquemática, el segundo grupo debería tener un mejor desempeño que el primero, puesto que han desarrollado un amplio conjunto de patrones para la actividad, lo cual debería permitirles aplicarlos a una situación nueva. Por otra parte, el primer grupo Sección I MARCO TEÓRICO debería haber desarrollado un esquema muy restringido con patrones limitados que no serían fácilmente ajustables a circunstancias nuevas. En estudios con adultos normales, el apoyo es mixto. Muchos análisis evidencian los grandes efectos de la práctica variable, mientras otros muestran efectos muy pequeños o ninguno. Sin embargo, en cuanto a los estudios con niños, se ha tenido un fuerte respaldo. Por ejemplo, niños de 7 y 9 años fueron entrenados para lanzar bolsas de frijoles a una distancia variable o fija. Cuando se les pidió que las lanzaran a una nueva distancia, el grupo de práctica variable obtuvo resultados significativamente mejores que el de práctica fija (11). ¿Por qué hay diferencias entre niños y adultos en estos experimentos? Se ha sugerido que puede ser difícil encontrar acciones experimentales en las que los adultos no hayan tenido una práctica variable significativa durante las actividades normales, mientras que los niños, con bastante menos experiencia, son individuos más inexpertos (12). Por lo tanto, los estudios con niños pueden ser más válidos. Otra limitación de la teoría es que carece de especificidad. Debido a su naturaleza generalizada, cuenta con pocos mecanismos reconocibles para el análisis. De esta forma, no está claro cómo el procesamiento esquemático interactúa con otros sistemas para aprender un movimiento y cómo ayuda a controlarlo ese movimiento. Otro desafío ha sido su incapacidad de explicar la adquisición inmediata de nuevas formas de coordinación o nuevos tipos de movimiento. Por ejemplo, los científicos han demostrado que si se eliminan todas las extremidades de un ciempiés a excepción de dos pares, el animal adoptará inmediatamente una marcha cuadrupedal (13). Se ha sostenido que hallazgos como estos no pueden ser aclarados por la teoría esquemática (2). Fitts y Posner: Etapas de Aprendizaje Motor Fitts y Posner (14) dos investigadores del campo de la sicología, definieron una teoría del aprendizaje motor relacionada con las etapas que las personas superaban al adquirir una nueva destreza. Sugieren que existen tres fases principales en el aprendizaje de una habilidad. En la primera el individuo se preocupa por entender la naturaleza de la acción, desarrollar las estrategias que podría emplear para realizarla y por determinar como debe evaluar la actividad. Estos esfuerzos requieren un alto grado de actividad cognitiva como la atención. Por consiguiente, esta fase es llamada etapa cognitiva del aprendizaje. En este momento la persona ensaya una variedad de estrategias, dejando de lado las que no sirven y reteniendo aquéllas que sí lo hacen. El desempeño tiende a ser bastante variable, tal vez porque se están probando muchas formas de realizar la acción. Sin embargo, los avances en el desempeño también son bastante grandes, quizás como resultado de seleccionar la técnica más efectiva para la actividad. El segundo paso en la adquisición de habilidades es definido por Fitts y Posner como la etapa asociativa. Para entonces la persona ha seleccionado la mejor estrategia para la acción y comienza a perfeccionar la habilidad. Así, durante este periodo existe una menor variabilidad en el desempeño y los avances también son más lentos. Se piensa que en esta fase los aspectos verbal-cognitivo del aprendizaje no son tan importantes ya que el sujeto se concentra más en perfeccionar un patrón particular que en escoger estrategias alternativas (1). Esta etapa puede durar de días a semanas o meses, dependiendo del ejecutor y de la intensidad de la práctica, además, es equivalente al estado motor definido por Adams. El tercer paso es llamado etapa autónoma. Los científicos distinguieron este periodo por la automaticidad de la habilidad y por el bajo grado de atención requerido para su realización, como se ilustra en la Figura 2.3. Así, en esta fase la persona puede comenzar a dedicar su atención a otros aspectos generales, como a buscar en el entorno obstáculos que pudieran dificultar el desempeño, o puede desear concentrarse en una segunda actividad (como hablar Nivel de atención 26 Cognitivo Asociativo Autónomo Estados de Aprendizaje Figura 2.3. Los cambios de exigencia atencional asociados con los tres estados de adquisición de habilidad motora definidos por Fitts y Posner. Capítulo Dos con un amigo mientras realiza la acción), o en guardar energía, para no cansarse. Al emplear esta teoría aprenderíamos a tomar un vaso de la siguiente manera. Su primera experiencia para usar el vaso requeriría una gran cantidad de atención y pensamiento consciente. Podría cometer muchos errores y derramar mucha agua, mientras prueba diferentes estrategias de movimiento para realizar la acción. Sin embargo, cuando avanza a la segunda etapa, el movimiento sería perfeccionado y se aplicaría la estrategia óptima. En este punto la acción no necesitaría toda su atención. En la tercera etapa autónoma, sería capaz de tomar el vaso mientras mantiene una conversación o está dedicado a otras tareas. LIMITACIONES Schmidt (1) señala que muy pocas investigaciones se han enfocado en la etapa autónoma del aprendizaje, en parte debido a que demoraría meses o años para que muchos individuos lleguen a este nivel de habilidad en una prueba de laboratorio. Por lo tanto, establece que los principios que gobiernan el aprendizaje motor en esta etapa son en su mayoría desconocidos. Teoría de Newell: El Aprendizaje como Forma de Exploración Karl Newell extrajo elementos de la teoría de sistemas y de la del medio ambiente sobre el control motor para crear una teoría sobre la adquisición de habilidades motoras basada en la búsqueda de estrategias (2). En las teorías de aprendizaje anteriores propuestas por Adams y Schmidt, la práctica producía un continuo cambio acumulativo en el comportamiento debido al aumento gradual de la fuerza de los programas motores. Se propuso que, a través de la práctica, se desarrolla una representación más apropiada de la acción. En cambio, Newell sugiere que el aprendizaje motor es un proceso que aumenta la coordinación entre la percepción y la acción de una forma consistente con la actividad y las restricciones ambientales. ¿Qué significa esto? Propone que, durante la práctica, existe una búsqueda de estrategias óptimas para resolver la tarea, dadas las limitaciones. Parte de esa búsqueda implica encontrar las señales perceptivas y las respuestas motoras más apropiadas. De esta manera, puede considerarse que los sistemas de percepción y acción están incorporados o planificados en una solución óptima para la actividad. APRENDIZAJE MOTOR Y RECUPERACIÓN FUNCIONAL 27 La exploración del entorno perceptivo-motor tiene una importancia fundamental para la búsqueda de estrategias óptimas. Este proceso, cuyo fin es encontrar las mejores soluciones, se muestra en forma esquemática en la Figura 2.4. Newell cree que un resultado útil de su teoría será el deseo de identificar las variables perceptivas esenciales para la solución óptima de la actividad. Estas variables serán útiles para diseñar estrategias de búsqueda que produzcan un procesamiento eficiente de la información perceptiva y de los parámetros de movimiento. Newell opina que la información perceptiva posee diversas funciones en el aprendizaje motor. En una función normativa, la información perceptiva se relaciona con el entendimiento del objetivo de la acción y de los movimientos que se adquirirán. Generalmente, esta información se entrega a las personas en forma de demostraciones. Otra función de la información perceptiva es como feedback, tanto durante el movimiento (feedback simultáneo, llamado a veces conocimiento del desempeño) como a su término (conocimiento de los resultados). Finalmente, propone que la información perceptiva puede ser utilizada para estructurar la búsqueda de una solución perceptivamotora que sea apropiada para las exigencias de la actividad. Así, en este planteamiento, el aprendizaje motor se caracteriza por una planificación óptima de la actividad a través de la percepción y de la acción, no por una representación basada en un patrón. En el planteamiento de Newell, durante el proceso de aprender a tomar un vaso, la práctica repetida de tomar diferentes clases de vasos que contengan una variedad de sustancias, tiene como resultado el aprender a ajustar la dinámica motora apropiada para la actividad. Pero, además, aprendemos a distinguir qué características de la actividad necesitamos saber para organizar nuestras acciones. Cualidades como el tamaño del vaso, qué tan resbalosa es la superficie, qué tan lleno está, son señales perceptivas esenciales que nos ayudan a desarrollar estrategias de movimiento óptimas para coger cualquier tipo de vaso. Las diversas señales sensoriales nos ayudan a crear estrategias motoras óptimas. Si una señal perceptiva sugiere que el vaso es pesado, lo tomamos con más fuerza. Si está lleno, cambiamos la velocidad y trayectoria para adaptarnos a la situación. Si carecemos de precisión para estas señales sensoriales, aún podemos elaborar una estrategia motora, pero podría no ser óptima. Es decir, el líquido podría derramarse o el vaso podría resbalarse. El conocimiento de las señales perceptivas importantes 28 Sección I MARCO TEÓRICO Figura 2.4. Diagrama que ilustra el proceso propuesto por Newell de la exploración del entorno perceptivo y motor (A) con el fin de encontrar soluciones óptimas para las acciones motoras (B). Exploración de entornos perceptivo y motor A Entorno perceptivo Entorno motor Mapa de los entornos perceptivo-motor para crear soluciones óptimas B asociadas con una actividad es esencial al enfrentarse a una nueva variación de ésta. Cuando nos encontramos con una modificación nueva, exploramos activamente las señales perceptivas con el objetivo de encontrar la información que necesitamos para resolver el problema de manera óptima. Esta idea es parecida al concepto de aprendizaje por descubrimiento, aunque no se refiere a la mejor forma para que la persona canalice la búsqueda a través del ambiente. Newell analiza las formas de incrementar el aprendizaje de una habilidad. Primero para ayudar al individuo a comprender la naturaleza del entorno perceptivo-motor. Segundo, para entender las estrategias de búsqueda naturales empleadas por las personas en el lugar de exploración. Y tercero, a fin de proporcionar información ampliada para facilitar la búsqueda. Una predicción central de esta teoría es que la transferencia de habilidades motoras dependerá de la similitud, entre dos tareas, de las estrategias perceptivas-motoras óptimas y de la independencia relativa de los músculos usados o de los objetos manipulados en la acción. En resumen, este nuevo enfoque enfatiza la Soluciones óptimas habilidad como un reflejo de la actividad exploratoria dinámica, implicada en el trazado de un mapa del entorno perceptivo-motor que establezca estrategias óptimas para efectuar una acción. LIMITACIONES Esta es una teoría muy nueva. Una de sus mayores limitaciones es que aún debe ser aplicada en ejemplos específicos de adquisición de habilidades motoras en alguna forma sistemática. Por lo tanto, es una teoría que no evaluada. FACTORES QUE CONTRIBUYEN AL APRENDIZAJE MOTOR Con mucha frecuencia, los terapeutas se hacen preguntas como: ¿el tipo de feedback que le doy a mis pacientes afecta en forma verdaderamente efectiva la calidad de sus movimientos? ¿Podría proporcionar una forma distinta de feedback que sea mejor? ¿Debería dar feedback con cada ensayo que el paciente haga o sería mejor reservarlo para ciertas ocasiones y hacer que ellos traten de discernir por si mismos si sus movimientos son precisos o eficientes? Capítulo Dos ¿Cuál es la mejor frecuencia para el feedback? En la siguiente sección examinamos los estudios del aprendizaje motor que han intentado responder estas preguntas. Revisamos la investigación relacionada con los diversos factores del aprendizaje motor que son importantes para considerar cuando se reentrena un paciente con problemas de control motor, incluyendo feedback, condiciones y variabilidad de la práctica. Feedback Ya hemos analizado su importancia en relación con el aprendizaje motor. Claramente, cierta forma de feedback es esencial para que se produzca el aprendizaje. En la siguiente sección describimos los tipos de feedback disponibles para el practicante y sus contribuciones para el aprendizaje motor. La definición más amplia es aquélla que incluye toda la información sensorial disponible como resultado de un movimiento realizado. Esto es llamado habitualmente feedback producido por la respuesta (1), el cual se divide en dos subtipos, feedback intrínseco y feedback extrínseco. FEEDBACK INTRÍNSECO Es aquél que simplemente llega al individuo mediante los diversos sistemas sensoriales como resultado de la producción normal de movimiento. Esto incluye elementos como la información visual, relacionada con la exactitud del movimiento, así como la somatosensorial, vinculada con la posición de las extremidades al momento de la actividad(1). FEEDBACK EXTRÍNSECO Corresponde a la información que complementa el feedback intrínseco. Por ejemplo, cuando le dice a un paciente que necesita levantar más el pie para pasar por encima de un objeto al caminar, está proporcionando feedback extrínseco. Este sistema puede darse simultáneamente con la actividad o después, al término del ejercicio, en cuyo caso es llamado feedback terminal. Un ejemplo de feedback simultáneo sería la orientación verbal o manual de la mano de quién aprende a alcanzar objetos. Un ejemplo de feedback terminal es decirle a un paciente después de un intento fallido de levantarse de una silla, que se impulse más fuerte la próxima vez, utilizando los brazos para crear más fuerza para ponerse de pie (1). APRENDIZAJE MOTOR Y RECUPERACIÓN FUNCIONAL 29 CONOCIMIENTO DE LOS RESULTADOS El conocimiento de los resultados (CR) es una forma importante de feedback extrínseco. Se define como feedback terminal del resultado del movimiento, en cuanto al objetivo de éste (1). Es opuesto al conocimiento del desempeño (CD), el cual se relaciona con el patrón motor utilizado para alcanzar dicho objetivo. También se ha establecido que el CR es una variable del desempeño, o sea, tiene resultados temporales en la capacidad para realizar una actividad. Esto puede deberse a los efectos de motivación o de alerta, así como a los de orientación (es decir, indica al individuo cómo realizar la actividad mejor en el próximo ensayo). ¿Cuándo se debe proporcionar feedback para obtener resultados óptimos? ¿Se debería dar inmediatamente después de un movimiento? ¿Qué demora es mejor antes de que se realice el siguiente movimiento, para asegurar una máxima eficiencia del aprendizaje? ¿Debería darse el CR después de cada movimiento? Estas son preguntas importantes para el terapeuta que desea optimizar el aprendizaje o reaprendizaje de habilidades en pacientes con alteraciones motoras. Los experimentos dirigidos a determinar el intervalo de retraso óptimo para el CR han descubierto efectos muy pequeños en su postergación sobre la eficacia del aprendizaje motor. Lo mismo se aplica para el intervalo de retraso post-CR. Puede producirse una leve disminución en el aprendizaje si el retraso es muy corto, pero todos los efectos son mínimos. Sin embargo, se ha demostrado que es bueno no ocupar el intervalo de retraso del CR con otros movimientos, debido a que parece interferir con el aprendizaje del movimiento deseado. La investigación sobre los efectos de utilizar el intervalo de retraso del CR con actividades desconocidas está menos definida. Aparentemente, este lapso no es tan importante como el intervalo de retraso del CR para la integración de la información. También se ha recomendado que el intervalo entre ejercicios no debería ser excesivamente corto, pero la literatura en esta materia muestra resultados contradictorios (1, 16) en cuanto a los efectos de las distintas duraciones de las pausas entre ejercicios en el aprendizaje. ¿Qué sucede con la eficacia del aprendizaje si el CR no es proporcionado con cada ensayo? Por ejemplo, si le pide a un paciente que practique un movimiento de elongación y sólo le proporciona feedback sobre la exactitud del movimiento cada cinco o 10 ejercicios, ¿qué podría pasar? Se podría 30 Sección I MARCO TEÓRICO suponer que disminuir la cantidad de CR dado podría tener un efecto perjudicial en el aprendizaje. Sin embargo, los experimentos sobre este tema han tenido resultados sorprendentes. Investigadores compararon el desempeño de (a) individuos que tenían feedback del CR con cada ejercicio; (b) individuos que obtenían un resumen del CR, es decir, el CR de cada ejercicio era entregado sólo al finalizar un bloque completo de 20 ejercicios; y (c) individuos que tenían ambos tipos de feedback. Se descubrió que al término de los ejercicios de adquisición, el desempeño fue mejor si el CR era proporcionado después de cada ejercicio (los grupos 1 y 3 eran mucho mejores que el 2). No obstante, cuando el desempeño de fue comparado en pruebas de transferencia, donde no se entregaba el CR en ningún momento, el grupo que era originalmente el menos preciso, el grupo que sólo obtenía un resumen del CR (2), ahora fue el más exacto (17). Estos resultados sugieren que un resumen del CR es el mejor feedback, pero si esto fuera así, el grupo 3 debería haber sido tan bueno como el 2, y este no fue el caso. Por lo cual, se ha concluido que un CR inmediato es perjudicial para el aprendizaje, ya que proporciona demasiada información y hace que el individuo dependa de ella totalmente (1). ¿Cuál es el mejor número de ejercicios para realizar antes de entregar el CR? Esto parece variar según la tarea. Durante actividades de sincronización muy simples, en las que el CR fue dado después de uno, cinco, 10 o 15 ejercicios, el desempeño en pruebas de adquisición fue mejor con el feedback más frecuente, pero cuando se realizaron pruebas de transferencia, el desempeño fue mejor para el grupo que lo recibía cada 15 ensayos. En una actividad más compleja, cuando un patrón de luces móviles debía ser interceptado por el movimiento de un brazo (como interceptar una bola con un bat), el intervalo más efectivo para el aprendizaje fue de cinco ejercicios, cualquier momento antes o después era menos eficiente (1). ¿Qué tan preciso debe ser el CR para ser más efectivo? La respuesta varía de adultos a niños. Para los adultos, el CR cuantitativo parece ser mejor, uno más exacto produce un desempeño más preciso, hasta cierto punto, después del cual ya no hay más avances. Para los adultos, las unidades de medida (por ejemplo, pulgadas, centímetros, pies, millas) no parecen ser importantes, incluso unidades sin sentido pueden ser más efectivas. No obstante, para los niños, las unidades desconocidas o un CR muy exacto puede ser confuso y disminuir el aprendizaje (1, 18). Condiciones de Práctica Ya hemos analizado la importancia del CR para el aprendizaje. Una segunda variable que también es trascendental es la práctica. Generalmente, mientras más ejercicios se le dé a un paciente, más aprenderá, si los elementos restantes son constantes. De este modo, al elaborar una sesión de terapia, debería aumentarse el número de ensayos. Pero, ¿qué sucede con el cansancio? ¿Cómo debería programar el terapeuta los periodos de práctica y los de descanso? Los estudios para responder estas preguntas se resumen en la siguiente sección. PRÁCTICA CONCENTRADA Y DISTRIBUIDA Para responder estas preguntas sehan realizado experimentos comparando dos tipos de sesiones de práctica: concentrada y distribuida. La práctica concentrada se define como una sesión en la cual la cantidad de tiempo de práctica de un ejercicio es mayor que el periodo de descanso entre las pruebas. Esto podría producir cansancio en algunas actividades. La práctica distribuida se define como aquella sesión en la cual el lapso de descanso entre las pruebas es igual o mayor a la cantidad de tiempo que se dedica a un ejercicio (1). Para las actividades continuas, se ha comprobado que la práctica concentrada disminuye notablemente el desempeño, pero afecta al aprendizaje sólo levemente cuando se evalúa en una actividad de transferencia en condiciones distribuidas. En este caso el cansancio puede opacar los efectos de aprendizaje originales durante la práctica concentrada, pero estos se vuelven evidentes en los ejercicios de transferencia. Para las actividades diferenciadas, el resultado de las investigaciones no es tan claro y parece depender considerablemente de la actividad (1). Tenga en mente que en el contexto de una terapia el riesgo de una lesión por el cansancio aumentará durante la práctica concentrada de actividades que pueden ser peligrosas para el paciente, como las que pueden producir una caída. En este caso, es mejor no olvidar el cansancio y el riego de una lesión. PRÁCTICA VARIABLE Como se mencionó cuando analizamos la teoría esquemática de Schmidt, la diversidad de la práctica se considera una variable muy importante del aprendizaje motor. En general, los estudios han demostrado que la práctica variable aumenta la Capítulo Dos adaptabilidad del aprendizaje. Por ejemplo, en un experimento un grupo de personas practicó una actividad de sincronización (tenían que presionar un botón cuando un patrón de luces en movimiento llegaba a un punto determinado) a velocidades variables de 5, 7, 9 y 11 millas/hr, mientras que un segundo grupo (práctica constante) se ejercitó a sólo una de esas velocidades. Luego, todos los individuos realizaron una prueba de transferencia, en la cual trabajaron a una nueva velocidad de luces fuera de su rango de experiencia previo. Los errores absolutos fueron menores en el grupo variable que en el de práctica constante (19). Así, en general, la práctica variable parece permitir que una persona se desempeñe significativamente mejor en versiones nuevas de la actividad. INTERFERENCIA DEL ENTORNO Sorprendentemente, también se ha descubierto que los factores que al principio hacen más difícil la realización de una actividad, con frecuencia, hacen el aprendizaje más efectivo a largo plazo. Estos tipos de factores son llamados efectos del contexto (1). Por ejemplo, si le pidiera a una persona que practique cinco tareas diferentes en orden aleatorio, en vez de restringir los ensayos para cada ejercicio en grupos individuales, podría suponer que sería más fácil aprender cada actividad en un esquema de bloques. Sin embargo, no es así. Mientras el desempeño es mejor durante la fase de adquisición, cuando se evalúa en una actividad de transferencia, este es realmente mejor en condiciones de orden aleatorio. Se ha concluido que el factor esencial para el mejoramiento del aprendizaje es que se tiene que hacer algo diferente en ensayos consecutivos (1). ¿Cuáles son las implicancias de estos resultados? Claramente, es probable que los métodos tradicionales para el reentrenamiento mediante la práctica repetida de una habilidad no sean los más efectivos. Al contrario, animar al paciente a practicar una cantidad de ejercicios en orden aleatorio probablemente sería más eficaz para la retención a largo plazo (1). ENTRENAMIENTO TODO VS. PARTE Una forma de recuperar la función es dividir la actividad en pasos intermedios, ayudando al paciente a dominar cada parte antes de aprender la actividad completa. Esto ha sido llamado análisis de la actividad y se define como el proceso de identificación de los componentes de una habilidad o APRENDIZAJE MOTOR Y RECUPERACIÓN FUNCIONAL 31 movimiento para luego ordenarlos en una secuencia. ¿Cómo se definen los componentes de una actividad? En relación con sus objetivos. Entonces, por ejemplo, un enfoque analítico de un ejercicio para recuperar la movilidad sería dividir el patrón locomotor en los componentes de su secuencia natural como el inicio de los pasos, la estabilidad durante la bipedestación o las propulsiones para lograr el avance. Durante la reeducación, el paciente practicaría cada uno de esos componentes aisladamente, antes de combinarlos en un patrón de marcha completo, pero se deben ejercitar dentro del contexto total de la marcha. Por ejemplo, hacer que un paciente practique la extensión de la cadera mientras está en decúbito prono no aumentará necesariamente su habilidad para lograr el objetivo de la estabilidad durante la bipedestación, aunque ambas requieran la extensión de la cadera. De este modo, el entrenamiento de una parte de la actividad puede ser una forma efectiva de reentrenar algunas actividades, sólo si la actividad puede ser dividida naturalmente en unidades que reflejen sus objetivos inherentes (20, 21). TRANSFERENCIA Un problema fundamental de la rehabilitación es la forma en que se transfiere el entrenamiento, sea a una nueva actividad o a un nuevo entorno. Por ejemplo, ¿el aprendizaje de una acción en un ambiente clínico se transferirá al entorno del hogar? O ¿la práctica de un equilibrio estático se transferirá a una actividad de equilibrio dinámico como caminar alrededor de una casa? ¿Qué determina lo bien que se transferirá una actividad aprendida en una condición a otra? Los investigadores han determinado que la cantidad de transferencia depende de la similitud entre dos actividades o de dos entornos (22, 23). Un aspecto importante en ambos parece ser la semejanza de las necesidades del procesamiento neural entre las dos situaciones. Por ejemplo, entrenar un paciente para mantener un equilibrio estático en un ambiente bien controlado, como en una superficie firme y plana, en una clínica bien iluminada, no lo posibilitará necesariamente para equilibrarse en un ambiente casero que contenga alfombras gruesas, superficies desiguales y distracciones visuales. Mientras más se asemejen las necesidades del ambiente de práctica a aquéllas del ambiente real, mejor será la transferencia (20, 21). 32 Sección I MARCO TEÓRICO PRÁCTICA MENTAL Se ha demostrado que practicar mentalmente una habilidad (el acto de desempeñarla en la imaginación, sin involucrar ninguna acción) puede producir enormes efectos positivos en su desempeño. Por ejemplo, Rawlings et al. (24) enseñó a individuos una actividad de búsqueda rotatoria. El primer día, todos los sujetos realizaron 25 ensayos. Desde el día 2 al 9, uno de los grupos continuó con la práctica física, mientras que un segundo grupo sólo tuvo práctica mental y un tercero no se ejercitó. El día 10, todos los individuos fueros reevaluados, y el grupo que tuvo práctica mental había mejorado casi la misma cantidad que el de práctica física, y aquél que no realizó ningún ejercicio mostró pocos avances. ¿Por qué sucede esto? Una hipótesis es que los circuitos neurales tras los programas motores para el movimiento son verdaderamente activados durante la práctica mental y el individuo no produce la reacción muscular final en lo absoluto o acciona respuestas a niveles tan bajos que no originan movimiento. En el Capítulo 3, comentamos los experimentos que muestran que una parte del cerebro, la corteza motora complementaria, se activa durante la práctica mental. ORIENTACIÓN Una técnica utilizada a menudo en terapia es la orientación, es decir, la persona es guiada físicamente a través de la actividad que aprenderá. Nuevamente, la investigación ha explorado la eficiencia de esta forma de aprendizaje en comparación con otros métodos que implican procesos de descubrimiento ensayo y error. En un grupo de experimentos (1), se emplearon diversas formas de orientación física en la enseñanza de un complejo ejercicio para el codo. Cuando se evaluó el desempeño en una prueba de transferencia sin guías, la orientación física no fue más efectiva que la simple practica de la actividad bajo condiciones sin instrucción. En otros estudios (25), la práctica bajo condiciones no orientadas fue considerada menos efectiva para la adquisición de la habilidad, pero fue más valiosa para la retención y transferencia posterior. Esto es parecido a los resultados que citamos recientemente, los cuales mostraron que las situaciones que hacen la adquisición de la habilidad más difícil mejoran el desempeño en las pruebas de transferencia. Esto no significa que nunca deberíamos emplear la orientación al enseñar habilidades, sino que si se utiliza, debería ser sólo al comienzo de la enseñanza de un ejercicio, para informar a la persona las características de la actividad que aprenderá. RECUPERACIÓN DE FUNCIONAL Conceptos Relacionados Para comprender los conceptos relacionados con la recuperación funcional es necesario primero definir términos como función y recuperación. FUNCIÓN Función se define aquí como la actividad compleja de la totalidad del organismo dirigida a desempeñar una actividad conductual (26). La función óptima se caracteriza por los comportamientos que son eficientes para lograr el objetivo de una actividad en un entorno relevante. RECUPERACIÓN El término recuperación tiene una cantidad de significados diferentes relacionados con la restauración de la función pérdida después de una lesión. Una definición estricta requiere el logro del objetivo funcional en la misma forma que era realizada premórbidamente, es decir, utilizando los mismos procesos empleados antes de la lesión (27). Una definición menos estricta describe la recuperación como la habilidad de alcanzar los objetivos de la acción utilizando medios efectivos y eficientes, pero no necesariamente aquellos usados antes de la alteración (28). RECUPERACIÓN Y COMPENSACIÓN ¿La recuperación es igual o distinta a la compensación? La compensación se define como sustitución conductual, es decir, se adoptan estrategias de comportamiento alternativas para completar la actividad. La recuperación es el logro de la acción mediante procesos originales, mientras que la compensación es la adquisición de la función mediante procesos alternativos. Así la función vuelve, pero no en su forma premórbida. Una pregunta de preocupación para muchos terapeutas es: ¿La terapia debería estar dirigida a la recuperación o a la compensación de la función? La respuesta ha cambiado a través de los años al igual que nuestro conocimiento de la plasticidad y Capítulo Dos maleabilidad del SNC adulto (29). Por muchos años, el SNC del mamífero adulto se caracterizó por ser rígido e inalterable. Con la madurez, la función era ubicada en las diversas partes del SNC. La investigación vigente sugería que la regeneración y la reorganización no eran posibles en el SNC adulto. Esta opinión conllevó naturalmente a una terapia dirigida a la compensación, ya que no era posible una recuperación en el sentido estricto de la palabra. Los análisis más recientes en el campo de la neurociencia han comenzado a demostrar que el SNC adulto posee una gran plasticidad y conserva una increíble capacidad de reorganización. Los estudios de los mecanismos neurales que subyacen a la recuperación de las funciones se tratan en el Capítulo 4 de esta obra. RETENCIÓN DE LA FUNCIÓN Cuando una función no está perdida, a pesar de una lesión cerebral, es llamada función retenida (26). Por ejemplo, cuando el lenguaje se desarrolla normalmente en niños que han sufrido un daño cerebral a temprana edad, se dice que la función de lenguaje que conserva ha sido retenida. ETAPAS DE RECUPERACIÓN Diversos autores han descrito las etapas de recuperación de una lesión neuronal. Las fases se basan en la suposición de que el proceso de recuperación puede descomponerse en periodos diferenciados. Tradicionalmente, se divide en recuperación espontánea y recuperación forzada, esta última se obtiene mediante intervenciones específicas diseñadas para provocar un impacto en los mecanismos neurales (30). La hipótesis es que detrás de estas etapas relativamente diferenciadas de la recuperación se encuentran mecanismos neurales diferentes. El Capítulo 4 describe cómo la investigación sobre los mecanismos neurales puede contribuir a las distintas etapas de recuperación. Factores que Contribuyen a la Recuperación Funcional Jean Held (31), un fisioterapeuta que ha escrito exhaustivamente sobre la base neural de la recuperación funcional, resume un conjunto de APRENDIZAJE MOTOR Y RECUPERACIÓN FUNCIONAL 33 factores que afectan tanto las consecuencias de una lesión en el sistema nervioso como la importancia de la recuperación posterior. EFECTO DE LA EDAD El Dr. Held señala que la edad del individuo al momento de la lesión afecta la recuperación funcional, pero de una manera compleja. Las primeras opiniones sobre los efectos relacionados con la edad en la recuperación de la función cerebral sugirieron que un daño durante la infancia producía menos deficiencias que en la adultez. Por ejemplo, en la década de 1940, Kennard (32, 33) realizó experimentos en los que retiró la corteza motora de monos jóvenes y adultos, y descubrió que los primeros eran capaces de alimentarse, trepar, caminar y coger objetos, mientras que los adultos no. En los humanos, se ha observado este efecto en la función del lenguaje, ya que una lesión en el hemisferio dominante tiene pocos efectos o ninguno en el habla de los niños, pero produce distintos grados de afasia en los adultos. No obstante, al entender más sobre las funciones de las diferentes áreas cerebrales, los científicos han concluido que no todas las zonas muestran la misma capacidad de regeneración. Por ejemplo, un daño en algunas partes del cerebro causa deficiencias parecidas durante la infancia y la adultez, mientras que en otras, puede tener un efecto pequeño en la infancia, pero se producen problemas posteriormente con la madurez. ¿Por qué sucede esto? Se ha planteado que si un área está desarrollada, una lesión provocará daños similares en niños y adultos. Pero, si otra área que está relacionada funcionalmente aún no está desarrollada, puede tomar la función del área dañada. Además, si se lesiona un área no desarrollada y ninguna otra asume su función, pueden no verse problemas en la niñez, pero pueden producirse deficiencias en los años siguientes. Asimismo, cuando los niños sufren daños cerebrales en las áreas de lenguaje, probablemente se origina una pérdida de otras funciones para retener la del lenguaje. Los investigadores han descubierto que el CI de niños con lenguaje retenido después de una lesión cerebral temprana es sistemáticamente más bajo que el de quienes sufrieron un daño cerebral cuando mayores (34). Esto implica que cuando se retiene una función, puede producirse un efecto de relleno, y por lo tanto, eso sucede a costa de comprometer otro comportamiento (26). 34 Sección I MARCO TEÓRICO CARACTERÍSTICAS DE LA LESIÓN Held (31) indica que existe una cantidad de características de las lesiones que afectan la capacidad de recuperación. Por ejemplo, un daño pequeño tiene una mayor probabilidad de sanarse, siempre que no haya afectado completamente un área funcional. Además, los daños de desarrollo lento parecen causar menos pérdida funcional que las lesiones que se producen rápidamente. Por ejemplo, estudios de casos han demostrado que una persona con una buena función hasta antes de la muerte, según una autopsia, poseía una extensa lesión en el tejido cerebral. Este fenómeno ha sido estudiado experimentalmente, ocasionando una serie de lesiones en animales, en las cuales se permite que el animal se recupere entre cada lesión (26). Si se provoca un único gran daño en la corteza cerebral (áreas de Brodmann 4 y 6), los animales se paralizaban, pero si se causaban lesiones similares consecutivamente durante un periodo de tiempo, el animal podía caminar, alimentarse y enderezarse sin dificultad (35). EFECTO DE LA EXPERIENCIA Held (31) indica que aquellos estudios en que ratas eran criadas en ambientes mejorados muestran muchos cambios consecuentes en la morfología y bioquímica cerebral, como un aumento en el peso del cerebro, en las ramificaciones dendríticas y en la actividad enzimática. Por consiguiente, los científicos se preguntaron si este enriquecimiento mejoraría las reacciones a una lesión cerebral. Los experimentos demostraron que un ambiente optimizado protege a los animales contra ciertas deficiencias después de lesiones cerebrales. Por ejemplo, se dañó la corteza de dos grupos de ratas, un grupo con enriquecimiento preoperatorio y un grupo de control. Después de la cirugía, las primeras cometieron menos errores durante el aprendizaje de un laberinto y, de hecho, tuvieron un mejor desempeño que animales de control sin daño cerebral. En un segundo estudio de Held et al. (36) se comparó el enriquecimiento pre y postoperatorio en una actividad locomotora después del retiro de la corteza sensitivomotora. Se descubrió que las ratas con enriquecimiento preoperatorio no eran diferentes a las de control enriquecidas con lesiones simuladas en análisis tanto conductuales como de motricidad fina. El grupo que sólo obtuvo enriquecimiento postoperatorio se vio ligeramente afectado en habilidades locomotoras, pero se recuperó más rápido que las ratas de control lesionadas, aunque nunca recobraron la función locomotora completa. De esta forma, el enriquecimiento postoperatorio es efectivo, pero no permite el mismo grado de recuperación que el preoperatorio. Held sugiere que los individuos enriquecidos pueden haber desarrollado un circuito neural funcional más variado que los limitados, por lo tanto, esto podría proporcionarles una mayor capacidad para reorganizar el sistema nervioso después de una lesión, o simplemente para utilizar vías alternativas para realizar una actividad. EFECTO DEL ENTRENAMIENTO Según Held, el entrenamiento es una forma diferente de exposición a ambientes enriquecidos puesto que las actividades realizadas son más especificas que generales. Ogden y Franz (37) efectuaron un interesante estudio en el cual producían hemiplejia en monos al lesionar la corteza motora. Luego proporcionaron cuatro tipos de entrenamiento postoperatorio: (a) ningún tratamiento, (b) un masaje general del brazo afectado, (c) restricción de la extremidad no afectada y (d) restricción de la extremidad no afectada en conjunto con una estimulación motora de la afectada, junto con forzar al animal a moverse activamente. La última condición fue la única que mostró recuperación, sucedió en 3 meses. Un segundo estudio de Black et al. (38) examinó la recuperación de una lesión de la corteza motora en el área correspondiente a una extremidad superior. El entrenamiento se comenzó inmediatamente después de la cirugía o a los 4 meses, éste tuvo una duración de 6 meses. Descubrieron que el tratamiento sólo de la mano afectada, o de ésta en conjunto con la normal, era más efectivo que el entrenamiento solamente de la mano normal. Cuando se postergaba el tratamiento, la recuperación era inferior que cuando comenzaba después de la lesión. Held concluye que la recuperación es afectada por el estado del sistema al momento de la lesión y que el entrenamiento posterior aumenta más la recuperación cuando se realiza inmediatamente después de la lesión y se dirige específicamente para la extremidad lesionada. PERSPECTIVA MÉDICA Ya debería estar claro que el campo de la rehabilitación tiene mucho en común con el área del aprendizaje motor, definido como el estudio de la adquisición de movimiento. En forma más precisa, Capítulo Dos los terapeutas involucrados en tratar al paciente neurológico adulto se encargan de los problemas relacionados con el reaprendizaje motor o la readquisición de movimientos. El paciente pediátrico que ha nacido con una deficiencia en el SNC o que sufre una lesión a temprana edad, enfrenta la tarea de adquirir movimientos en circunstancias de limitaciones musculoesqueléticas y neurales desconocidas. En todos los casos, el médico se ocupa de la estructuración de la terapia a fin de maximizar la adquisición y/o recuperación funcional. ¿Recuerda al Sr. Smith del principio del capítulo? Él ha estado en terapia por 5 semanas y ha recuperado gran parte de su capacidad de función. Queríamos saber más sobre cómo sucedió esto. ¿Cuál es la causa de la recuperación de las funciones motoras del Sr. Smith? ¿Qué parte de su recuperación puede atribuirse a las intervenciones terapéuticas? ¿Cuántas habilidades motoras readquiridas podrá retener y emplear cuando deje el edificio de rehabilitación y vuelva al hogar? Su readquisición de control motor no puede ser atribuida a un único factor. Una parte de la reaparición funcional se deberá a la recuperación, es decir, al restablecimiento del control original de algunos mecanismos; otra parte se deberá a los procesos compensatorios. También a la edad, a la función premórbida, lugar y extensión de la lesión y al efecto de las intervenciones, todo interactúa para determinar el grado de función restaurada. ¡El Sr. Smith también ha tenido un excelente tratamiento! Ha estado en sesiones de terapia cuidadosamente organizadas, las cuales han contribuido a la readquisición de los comportamientos importantes para la actividad. Las formas de aprendizaje asociativo y no-asociativo pueden haber tenido un papel en su recuperación. La habituación fue empleada para reducir la presencia de vértigo asociado con problemas del oído interno. El aprendizaje ensayo y error (condicionamiento operativo) fue utilizado para ayudarlo a descubrir las soluciones óptimas para muchas actividades funcionales. Su terapeuta estructuró cuidadosamente el entorno para reforzar las mejores estrategias. Por ejemplo, usó el biofeedback para ayudarlo a desarrollar un mejor control del pie durante la locomoción. Se practicaron las tareas funcionalmente relevantes bajo condiciones de un amplio rango. Bajo condiciones óptimas, habrían producido un aprendizaje por procedimiento, asegurando que el Sr. Smith fuera capaz de transferir gran parte de sus nuevas habilidades al ambiente de su hogar. La APRENDIZAJE MOTOR Y RECUPERACIÓN FUNCIONAL 35 práctica bajo condiciones variadas fue dirigida al desarrollo de acciones regidas por patrones o esquemas. Reconociendo la importancia de desarrollar estrategias perceptivas y motoras óptimas, su terapeuta estructuró las sesiones de tratamiento de forma que el Sr. Smith explorara el ambiente perceptivo. Esto fue diseñado para facilitar la elaboración de un mapa óptimo de las estrategias perceptivas y motoras para alcanzar los objetivos funcionales. Finalmente, la terapia fue dirigida a ayudarlo una y otra vez a solucionar los problemas sensoriales y motores inherentes a las diversas actividades funcionales, en vez de a enseñarle a repetir una única solución. RESUMEN 1. El aprendizaje motor, al igual que el control motor, surge de un complejo conjunto de procesos que incluyen la percepción, cognición y acción. 2. El aprendizaje motor es resultado de la interacción del individuo con la actividad y el ambiente. 3. El aprendizaje no asociativo ocurre cuando a un organismo se le proporciona un único estímulo en forma repetida. Como resultado, el sistema nervioso aprende las características de dicho estímulo. 4. La habituación y la sensibilización son dos formas muy simples de aprendizaje no asociativo. La habituación es una disminución de la receptividad que se produce como resultado de una exposición prolongada a un estímulo indoloro. La sensibilización corresponde a un aumento de la receptividad después de un estímulo amenazante o nocivo. 5. En el aprendizaje asociativo una persona aprende a predecir relaciones, tanto la relación de un estímulo con otro (condicionamiento clásico), como la conexión de un comportamiento con una consecuencia (condicionamiento operativo). 6. El condicionamiento clásico consiste en aprender a conectar dos estímulos. Durante el condicionamiento operativo aprendemos a asociar una respuesta determinada, entre las muchas que podemos tener, con una consecuencia. 7. El aprendizaje de procedimiento se refiere a el de aquellas actividades que pueden realizarse en forma automática sin atención o pensamiento consciente, como un hábito. 36 Sección I MARCO TEÓRICO 8. El aprendizaje declarativo es resultado del conocimiento que puede ser recordado concientemente, por lo cual requiere de procesos como la conciencia, la atención y la reflexión. 9. Las diferentes teorías del control motor incluyen la teoría del circuito cerrado de Adams, la teoría esquemática de Schmidt, la teoría de las etapas del aprendizaje motor de Fitts y Posner y la teoría del aprendizaje como forma de exploración de Newell. 10. La recuperación clásica se divide en recuperación espontánea y la impulsada, es decir, aquélla obtenida mediante intervenciones específicas diseñadas para tener impacto sobre los mecanismos neurales. 11. Los experimentos muestran que un enriquecimiento del ambiente anterior a la lesión protege a los animales contra deficiencias producidas por lesiones cerebrales. 12. El entrenamiento posterior a una lesión aumenta más la recuperación cuando se efectúa inmediatamente después ésta y cuando es específica para la extremidad afectada. Capítulo 3 FISIOLOGÍA DEL CONTROL MOTOR Células Horizontales Vías Visuales Centrales Núcleo Geniculado Lateral Colículo Superior Región Pretectal Corteza Visual Primaria Corteza Visual de Nivel Superior Sistema Vestibular Receptores Periféricos Conductos Semicirculares Utrículo y Sáculo Conexiones Centrales Núcleos Vestibulares Sistemas de Acción Corteza Motora Tracto Corticoespinal Función Corteza Motora Corteza Suplementaria y Premotora Áreas de Asociación de Nivel Superior Áreas de Asociación de la Región Frontal Cerebelo Anatomía del Cerebelo Lóbulo Floculonodular Vermis y Hemisferios Intermedios Hemisferios Laterales Ganglios Basales Anatomía de los Ganglios Basales Función de los Ganglios Basales Resumen Introducción y Síntesis Teorías y Fisiología del Control Motor Resumen de la Función Cerebral Médula Espinal Tronco Encefálico Cerebelo Diencéfalo Hemisferios Cerebrales La Neurona: Unidad Básica del SNC Sistemas Aferentes Sistema Somatosensorial Receptores Periféricos Huso Muscular Reflejo de Estiramiento Órgano Tendinoso de Golgi Receptores Articulares Receptores Cutáneos Función de la Sensación Somática en la Médula Espinal Vías Ascendentes Columna Lemniscal Medial de la Columna Dorsal Sistema Anterolateral Tálamo Corteza Somatosensorial Cortezas de Asociación Sistema Visual Sistema Visual Periférico Células Fotorreceptoras Células Verticales entendida como un progreso logrado a través de diversas etapas de procesamiento. Cada una refleja las estructuras cerebrales específicas que analizan la información sensorial en los distintos niveles, desde los estados iniciales del procesamiento sensorial a las formas cada vez más abstractas de interpretación e integración en los niveles superiores del cerebro. La investigación neurocientífica reciente sugiere que el control del movimiento se alcanza a través del esfuerzo cooperativo de diversas estructuras cerebrales, las cuales se organizan tanto jerárquicamente como en paralelo. Esto significa que una señal puede ser procesada de dos maneras, jerárquicamente, dentro de los niveles ascendentes del sistema nervioso central (SNC). Por otra parte, dicha señal puede ser procesada simultáneamente en las distintas estructuras cerebrales, indicando un procesamiento de distribución en paralelo. Ambos INTRODUCCIÓN Y SÍNTESIS Teorías y Fisiología del Control Motor Como lo mencionamos en el Capítulo 1, las teorías sobre el control motor no son simplemente una colección de conceptos relacionados con la causa y naturaleza del movimiento. Deben considerar las conclusiones de la investigación actual sobre la estructura y función del sistema nervioso. Recordemos que el control motor corresponde a la causa y naturaleza del movimiento, surge de la interacción de sistemas perceptivos y de acción, con la cognición, que afecta ambos sistemas en distintos niveles. Dentro de cada uno de ellos encontramos diversos niveles de procesamiento, ilustrados en la Figura 3.1. Por ejemplo, la percepción puede ser 37 38 Sección 1 MARCO TEÓRICO PERCEPCIÓN Sensación Percepción Interpretación Periférico 1º y 2º Corteza sensorial Áreas de procesamiento sensorial de nivel superior en los lóbulos parietal, occipital y temporal. ACCIÓN Estrategia/ plan Activación Corteza 1º Corteza motora motora suplementaria GB/CB GB/CB Ejecución Neuronas motoras y músculos/ articulaciones Figura 3.1. Modelo de la interacción de los procesos perceptivo, de acción y cognitivo involucrados en el control motor. GB = ganglios basales; CB = cerebelo. procesos ocurren en los sistemas perceptivo y de acción del control del movimiento. En este capítulo, cuando hablamos sobre procesamiento “jerárquico”, describimos un sistema en el cual los niveles superiores del cerebro se ocupan de la abstracción de información. Por ejemplo, dentro del sistema perceptivo, procesamiento jerárquico significa que los centros cerebrales superiores integran los estímulos provenientes de los diversos sentidos e interpretan la información sensorial entrante. En la parte de la acción del control motor, los niveles cerebrales superiores forman planes y estrategias motoras para la acción. De este modo, los niveles superiores pueden seleccionar una respuesta específica para realizar una actividad particular. Luego, los niveles inferiores de procesamiento llevarían a cabo el seguimiento y regulación detallada de la ejecución de la respuesta, haciéndola apropiada para el contexto donde se efectúa. En el procesamiento de distribución en paralelo se analiza la misma señal simultáneamente en las distintas estructuras cerebrales, aunque con otros propósitos. Por ejemplo, el cerebelo y los ganglios basales procesan la información motora de nivel superior paralelamente, antes de devolverla a la corteza motora para la acción. Este capítulo examina los procesos subyacentes a la producción del movimiento humano. La primera sección presenta un resumen de los principales componentes del SNC y de la estructura y función de la neurona, su unidad básica. Las secciones restantes de este capítulo analizan en más detalle la anatomía neuronal (los circuitos básicos) y la fisiología (la función) de los sistemas involucrados en la elaboración y control del movimiento. El capítulo trata la anatomía neuronal y la fisiología del control motor desde la percepción a la acción, reconociendo que con frecuencia es difícil distinguir dónde termina una y comienza la otra. Resumen de la Función Cerebral La función cerebral subyacente al control motor se divide generalmente en múltiples niveles de procesamiento, como la médula espinal, el tronco encefálico, el cerebelo, el diencéfalo y los hemisferios cerebrales, incluyendo la corteza cerebral y los ganglios basales (1, 2). MÉDULA ESPINAL Se encuentra en el nivel más bajo de la jerarquía percepción-acción, junto con los receptores sensoriales y los músculos que inerva. El circuito de la médula espinal interviene en la recepción y procesamiento inicial de la información somatosensorial (proveniente de los músculos, articulaciones y piel) que contribuye al control de la postura y del movimiento. En cuanto a sus procesos, podemos esperar ver una relación bastante simple entre el impulso sensorial y la reacción motora. En este nivel, observamos la organización de los reflejos, las respuestas más generalizadas a los estímulos sensoriales, y los patrones básicos de flexión y extensión de los músculos implicados en los movimientos de las piernas, como el dar patadas y la locomoción (1). Sherrington llamó a las neuronas motoras de la médula espinal la “vía común final”, debido a que corresponden al último nivel de procesamiento antes Capítulo Tres de que suceda la activación muscular. La Figura 3.2A muestra la perspectiva anatómica del sistema nervioso con la médula espinal en posición caudal. La Figura 3.2B presenta un modelo abstracto del sistema nervioso con la médula espinal ubicada al final de la jerarquía, junto con sus diversas vías paralelas. En esta perspectiva, los receptores sensoriales son representados por las flechas de entrada y los músculos por las de salida. TRONCO ENCEFÁLICO La médula espinal se extiende en forma rostral para unirse al siguiente nivel neural, el tronco encefálico, el cual contiene importantes núcleos implicados en la locomoción y control postural, incluyendo los núcleos vestibulares, el núcleo rojo y los núcleos reticulares. Recibe la información somatosensorial de la piel y músculos de la cabeza, así como el impulso sensorial de los sistemas vestibular y visual. Además, los núcleos del tronco encefálico controlan las reacciones del cuello, cara y ojos y son esenciales para la función auditiva y gustativa. De hecho, todas las vías motoras descendentes excepto el tracto corticoespinal se originan en el tronco encefálico. Finalmente, la formación reticular, la cual regula nuestro nivel de alerta y conciencia, también se encuentra dentro del tronco encefálico (1). La perspectiva anatómica (Fig. 3.2A) señala las divisiones caudal y rostral del bulbo, protuberancia y cerebro medio, mientras que el modelo abstracto (Fig. 3.2B) ilustra sus conexiones de entrada desde la médula espinal juntos con los centros superiores (cerebelo y corteza motora) y sus vías motoras que regresan a la médula espinal. CEREBELO El cerebelo se sitúa detrás del tronco encefálico y está conectado a él mediante tractos llamados “pedúnculos” (Fig. 3.2A). Como puede ver en la Figura 3.2B, el cerebelo recibe los estímulos de la médula espinal (que le entrega el feedback sobre los movimientos) y de la corteza motora (que entrega la información de la planificación de los movimientos) y genera respuestas para el tronco encefálico. El cerebelo cumple importantes funciones en el control motor. Una de ellas es ajustar nuestras reacciones motoras a través de la comparación de las acciones deseadas con las señales sensoriales, para luego actualizar los comandos de movimiento en caso de que se desvíen de la trayectoria solicitada. También FISIOLOGÍA DEL CONTROL MOTOR 39 modifica la fuerza y rango de nuestros movimientos y está involucrado en el aprendizaje motor. DIENCÉFALO A medida que avanzamos en forma rostral por el cerebro, encontramos a continuación el diencéfalo, el cual contiene el tálamo (Fig. 3.2A). El tálamo procesa la mayor parte de la información que llega a la corteza desde las diversas vías paralelas de estímulos (médula espinal, cerebelo y tronco encefálico) (Fig. 3.2B). Estas vías permanecen segregadas durante el procesamiento talámico y durante la subsiguiente respuesta hacia las diferentes partes de la corteza (1). HEMISFERIOS CEREBRALES (CORTEZA CEREBRAL Y GANGLIOS BASALES) Al ascender, encontramos los hemisferios cerebrales, que incluyen la corteza cerebral y los ganglios basales. Ubicados en la base de la corteza cerebral, los ganglios basales (Fig. 3.2) reciben estímulos de la mayoría de las áreas de la corteza cerebral, hacia donde envían sus respuestas, a través del tálamo. Algunas de sus funciones implican aspectos cognitivos de nivel superior relacionados con el control motor, como la planificación de estrategias motoras (1). Con frecuencia, la corteza cerebral (Fig. 3.2A) es considerada como el nivel más alto de la jerarquía del control motor. Las áreas parietal y premotoras, junto a otras partes del sistema nervioso, están encargadas de identificar objetivos en el espacio, escoger un plan de acción y programar movimientos. Las áreas premotoras envían las respuestas principalmente a la corteza motora, la cual remite los comandos al tronco encefálico y a la médula espinal mediante el tracto corticoespinal y el sistema corticobulbar (Fig. 3.2A). En vista de estos variados subsistemas implicados en el control motor, claramente, el sistema nervioso está organizado tanto jerárquicamente como “en paralelo”. De este modo, los niveles superiores de control no sólo trabajan en forma descendente, también pueden actuar independientemente sobre las neuronas motoras espinales. Esta combinación de control paralelo y jerárquico permite una cierta superposición de funciones, por lo que un sistema es capaz de sustituir al otro cuando las condiciones ambientales o de la actividad lo requieren. También permite una cierta cantidad de recuperación de una lesión traumática, por el uso de vías alternativas. 40 Sección 1 MARCO TEÓRICO Circunvolución frontal ascendente Cisura central Circunvolución parietal ascendente Ganglios basales Lóbulo parietal Lóbulo frontal Lóbulo occipital Lóbulo temporal Cerebelo Protuberancia Bulbo raquídeo Médula espinal cervical, torácica, lumbar, sacro Tronco encefálico: cerebro medio, protuberancia, bulbo raquídeo Prosencéfalo 1- Telencéfalo 2- Diencéfalo; tálamo, hipotálamo Mesencéfalo 3- Mesencéfalo: Telencéfalo 4- Metencéfalo: protuberancia, cerebelo 5- Metencéfalo bulbo raquídeo Figura 3.2. A, Ilustración del sistema nervioso desde la perspectiva anatómica. B, Un modelo abstracto del sistema nervioso. (Adaptado de Kandel E, Schwartz JH, Jessell TM, eds. Principles of neuroscience. 3rd ed. NY: Elsevier; 1991:8.) Capítulo Tres Áreas corticales nomotoras FISIOLOGÍA DEL CONTROL MOTOR 41 Áreas corticales premotoras Corteza motora Ganglios basales Tronco encef. Cerebelo Vías descendentes Vías ascendentes Eventos sensoriales independientes Impulso aferente Redes segmentales (espinales) Músculos Vías Propioespinales Redes segmentales (espinales) Consecuencias sensoriales del movimiento Figura 3.2. Cargas Músculos Desplazamiento Continuación Para comprender mejor la función de los distintos niveles del sistema nervioso, examinaremos una acción específica y recorreremos las vías que contribuyen a su planificación y ejecución. Por ejemplo, quizás tiene sed y desea verter dentro de un vaso un poco de leche de aquella caja situada enfrente. Los estímulos sensoriales llegan desde la periferia para decirle lo que sucede a su alrededor, dónde se encuentra en el espacio, y dónde se conectan sus articulaciones: le entregan un mapa de su cuerpo en el espacio. Los centros superiores de la corteza elaboran un plan para actuar basándose en esta información en relación con el objetivo: tomar la caja de leche. Con su mapa sensorial, realiza un plan de movimiento (utilizando, posiblemente, el lóbulo parietal y la corteza premotora). Usted tomará la caja de cereal. Este proyecto se envía a la corteza motora y se especifican los grupos musculares. También se remite al cerebelo y a los ganglios basales, que lo modifican para perfeccionar el movimiento. El cerebelo manda una actualización del plan del movimiento de respuesta a la corteza motora y al tronco encefálico, cuyas vías descendentes activan luego las redes de la médula espinal, las neuronas motoras espinales activan los músculos y usted va hacia la leche. Si la caja está llena, cuando pensó que estaba casi vacía, las vías reflejas espinales 42 Sección 1 MARCO TEÓRICO compensarán el peso extra que no esperaba y activarán más neuronas motoras. Entonces, se evaluarán las consecuencias sensoriales de su acción y el cerebelo actualizará el movimiento, en este caso, para contener una caja de leche más pesada. La Neurona: Unidad Básica del SNC El nivel más bajo en la jerarquía es la neurona de la médula espinal. ¿Cómo funciona? ¿Cuál es su estructura? Para explorar en forma más completa las formas en que las neuronas se comunican entre los niveles de la jerarquía del sistema nervioso, necesitamos revisar algunas de sus propiedades simples, incluyendo el potencial de reposo, de acción y la transmisión sináptica. Recordemos que la neurona, cuando se encuentra en reposo, siempre mantiene una carga o potencial eléctrico negativo dentro de la célula, en comparación con el exterior. De este modo, cuando los fisiólogos monitorean una neurona intracelularmente con un electrodo, descubren que el interior posee un potencial de reposo de aproximadamente —70 mv en relación con el exterior (Fig. 3.3). Este potencial eléctrico es producido por una concentración desigual de iones químicos entre en el interior y el exterior de la célula. Por lo tanto, hay más iones K+ en el interior y más Na+ en el exterior, además, una bomba eléctrica dentro de la membrana celular mantiene los iones en las concentraciones apropiadas. Cuando la neurona está en reposo, los canales K+ se abren y la mantienen en este potencial negativo (2-4). Cuando una neurona se agita, se puede apreciar una serie de saltos violentos de voltaje a través de la membrana celular. Estos son los potenciales de acción, impulsos nerviosos o picks. No llegan al voltaje cero, sino que a +30 mv (como se muestra en la Fig. 3.3). Es decir, el interior de la neurona se vuelve positivo. Además, los potenciales de acción tienen cerca de 1 ms de duración y se repolarizan rápidamente. El pick del potencial de acción siempre es casi el mismo: —70 + 30 mv = ca. 100 mv. ¿Cómo la neurona comunica esta información a la siguiente célula en línea? Lo hace a través del proceso de transmisión sináptica. Las neuronas están separadas por una hendidura de 200Å de ancho. Cada potencial de acción libera una pequeña cantidad de sustancia transmisora. Se esparce a través de la hendidura y se adhiere a los receptores de la célula siguiente, los cuales abren canales en la membrana y despolarizan la célula. Sólo un potencial de acción realiza una pequeña despolarización, llamada potencial excitatorio postsináptico, PEPS, el cual Figura 3.3. Dibujo esquemático que ilustra los aspectos esenciales de la fisiología neuronal incluyendo el potencial de reposo (PR) de —70 mv, los cambios durante un potencial del acción y las propiedades de suma espacial (arriba) y temporal (abajo) de una neurona. Capítulo Tres normalmente se desvanece después de 3 a 4 ms y, como resultado, no se activa la siguiente célula (2). Pero si la primera célula arroja el suficiente potencial de acción, se produce una serie de PEPS y se continúa desarrollando la despolarización al voltaje umbral en la siguiente neurona. Esto es llamado suma. Existen dos tipos, temporal y espacial, las cuales se ilustran en la Figura 3.3. La suma temporal produce la despolarización debido que a los potenciales sinápticos ocurren en poco tiempo. La suma espacial es efectiva por la acción de múltiples células que sinapsan en la neurona postsináptica. Ésta última es realmente un ejemplo del procesamiento de distribución en paralelo, ya que múltiples vías afectan la misma neurona (2). La eficacia de una sinapsis dada cambia con la experiencia. Por ejemplo, si una neurona se activa por un corto periodo de tiempo, podría mostrar una facilitación sináptica, en la cual libera más transmisores y por lo tanto despolariza en forma más fácil la célula siguiente. Por otra parte, una célula también puede presentar desfacilitación o habituación. En este caso, la célula reduce su transmisor, por lo que es menos efectiva en influir sobre la siguiente. Muchos mecanismos pueden causar la facilitación sináptica o la habituación en diferentes partes del sistema nervioso. El mayor uso de una vía puede resultar en la facilitación sináptica. Sin embargo, en otros casos, un mayor empleo podría ocasionar desfacilitación o habituación. Las variaciones en la codificación dentro de la química interna de la neurona y los estímulos que la activan determinarán si responderá a las señales de una forma o de la otra (3). Con este resumen de los elementos esenciales del sistema nervioso, ahora podremos dirigir nuestra atención al corazón de este capítulo, un análisis profundo de los procesos sensoriales y motores que fundamentan el control motor. SISTEMAS AFERENTES ¿Cuál es la función de las sensaciones en la producción y control de movimiento? En el capítulo sobre las teorías para el control motor, encontramos diferentes opiniones acerca de la importancia de los estímulos sensoriales para el control motor. La investigación neurocientífica actual sugiere que la información sensorial tiene numerosas labores en el control del movimiento. Los impulsos sensoriales actúan como los estímulos para el movimiento reflejo organizado en el nivel de la médula espinal del sistema nervioso. FISIOLOGÍA DEL CONTROL MOTOR 43 Además, la información sensorial cumple una función vital en la modificación de respuestas motoras producidas por la actividad de los generadores de patrones espinales, como por ejemplo, la reacción locomotora. Asimismo, en el nivel de la médula, la información sensorial puede cambiar el movimiento ordenado por los comandos originados en los centros superiores del sistema nervioso. La razón por la cual las sensaciones pueden cambiar todos estos tipos de movimiento es que los receptores sensoriales se reúnen en las neuronas motoras, consideradas la vía común final. Pero otra función de la información sensorial se lleva a cabo mediante las vías ascendentes, las cuales contribuyen al control del movimiento motor mucho más complejas. Sistema Somatosensorial En esta sección describiremos el sistema somatosensorial, desde los niveles inferiores del SNC hasta los superiores, desde la recepción de las señales en la periferia hasta la integración e interpretación de aquellas señales relacionadas con otros sistemas sensoriales. Ponga mucha atención en la forma en que los procesamientos jerárquico y de distribución en paralelo contribuyen al análisis de las señales somatosensoriales. RECEPTORES PERIFÉRICOS Huso Muscular La mayoría de los husos musculares se ubican en el vientre muscular de los músculos esqueléticos. Consisten en fibras musculares especializadas, llamadas fibras intrafusales, rodeadas por una cápsula de tejido conectivo (las fibras extrafusales son las fibras musculares normales). En los humanos, los músculos con la mayor densidad de husos (husos por músculo) son los músculos extraoculares, los de las manos y los del cuello. ¿No es sorprendente que los músculos del cuello tengan una densidad de husos tan alta? Esto se debe a que utilizamos estos músculos en coordinación con los ojos y la cabeza cuando tomamos objetos y nos movemos en un entorno (5). Las fibras intrafusales son mucho más pequeñas que las extrafusales. Existen dos tipos: fibras con saco nuclear y con cadena de núcleos. La fibra con saco es más gruesa que la fibra con cadena y se proyecta más allá de la cápsula, uniéndose al tejido conectivo que rodea el fascículo de la fibra extrafusal. Las fibras con cadena se adhieren a la cápsula del huso o a la fibra con saco nuclear (Fig. 3.4A). Cada 44 Sección 1 MARCO TEÓRICO tipo de fibra puede dividirse en regiones ecuatorial, juxtaecuatorial y polar. La con saco nuclear posee diversos núcleos esféricos en la región ecuatorial y entrega una lenta contracción espasmódica, mientras que la fibra con cadena posee una única serie de núcleos y produce una rápida contracción espasmódica. La región ecuatorial es muy elástica, como un globo lleno de agua. El huso muscular envía fibras al sistema nervioso por medio de fibras aferentes y es controlado por el SNC a través de fibras eferentes. Analicemos las terminaciones aferentes. El huso muscular envía la información al sistema nervioso mediante dos tipos de fibras aferentes, el grupo de aferentes Ia y el grupo II. Las terminaciones de las fibras sensoriales Ia envuelven la región ecuatorial, mientras que las terminaciones del grupo II se encuentran en la región juxtaecuatorial. Los aferentes Ia se dirigen tanto a las fibras con saco nuclear como a las con cadena de núcleos, mientras que los del grupo II van principalmente a las fibras con cadena (Fig. 3.4A) (2, 5). Ambas fibras musculares son inervadas por neuronas motoras γ, cuyos cuerpos celulares se encuentran dentro del asta anterior de la médula espinal, entremezclados con las neuronas motoras α, que inervan las fibras extrafusales. Las terminaciones de las neuronas motoras γ se sitúan en la región polar estriada de las fibras musculares con saco y las con cadena, como se muestra en la Figura 3.4A. Existen Aferente primario (Ia) Aferente secundario (II) Fibra con saco nuclear Eferente(s) γ (d) Eferente(s) γ (d) Fibra con cadena de núcleos Fibra nerviosa (16 µ) Tendón Músculo Figura 3.4. Anatomía de los receptores del huso muscular: huso muscular y órgano tendinoso de Golgi. A, Los contenidos del huso muscular mostrando las fibras con saco nuclear y las con cadena de núcleos. B, El órgano tendinoso de Golgi con forma de huso, localizado en la unión tendón-músculo y conectado con 15 a 20 fibras musculares. Capítulo Tres dos tipos de fibras γ: (a) dinámicas, que inervan la fibra con saco y (b) las estáticas, que inervan la fibra con cadena. Una elongación muscular pasiva causa un estiramiento del centro de las fibras intrafusales. El centro de la fibra con saco se estira fácilmente, debido a que es muy elástico, mientras que el centro de la fibra con cadena se estira más lentamente ya que es más rígido, con menos núcleos. Recuerde, las Ia se encuentran en el centro de ambas fibras; así, poseen un umbral de estiramiento bajo y detectarán fácilmente cambios en la elongación. Esto significa que los aferentes Ia codifican la tasa de estiramiento (una respuesta dinámica) y el largo del músculo al final de la elongación (respuesta estática) (5). El grupo de aferentes II termina en la región juxtaecuatorial de la fibra con cadena. Esta región es más rígida y, como resultado, el grupo de aferentes II posee un umbral más alto que los Ia. El grupo de aferentes II codifica sólo la extensión muscular y no posee respuesta dinámica. Las respuestas estáticas se relacionan linealmente con la extensión del músculo. Así, los aferentes Ia responden bien a las palpaciones de tendones, a los estiramientos sinusoidales e incluso a vibraciones del tendón muscular, mientras que el grupo de aferentes II no reacciona a estos estímulos (5). ¿Cómo la información proveniente del huso muscular se utiliza durante el control motor? Estos datos son empleados en diversos niveles de la jerarquía del SNC. En el inferior, están involucrados en la activación refleja de los músculos. No obstante, a medida que la información asciende por la jerarquía, se emplea en formas cada vez más complejas y abstractas. Por ejemplo, podría contribuir a nuestra percepción de la sensación de esfuerzo. Además, es llevada por distintas vías a distintas partes del cerebro, contribuyendo de esta forma a la naturaleza de distribución en paralelo del procesamiento cerebral. Circuito del reflejo de estiramiento. Cuando se estira un músculo, se estira su huso muscular, estimulando los aferentes Ia. Estos poseen conexiones excitatorias monosinápticas con las neuronas motoras α, las cuales activan sus propios músculos y sinergias musculares. También estimulan las interneuronas inhibitorias Ia, que posteriormente inhiben las neuronas motoras α de los músculos antagonistas. Por ejemplo, si se estiran los gemelos, se estimulan los aferentes Ia del huso muscular del músculo y, a su vez, se excitan las neuronas motoras α de los gemelos, que producen la contracción. El aferente Ia también estimula la interneurona inhibitoria Ia, la cual inhibe las neuronas motoras del antagonista, el tibial FISIOLOGÍA DEL CONTROL MOTOR 45 anterior, por lo tanto, si este músculo se había contraído, ahora se relaja. El grupo de aferentes II también estimula sus propios músculos, pero disinápticamente (2, 5). ¿Cuál es el objetivo de la actividad de las fibras γ y cuándo se encuentran activas? Donde se produzca una contracción voluntaria, existe una coactivación αγ. Sin esta coactivación, los aferentes del huso estarían inmóviles durante la contracción muscular. Con esto, las fibras con saco y las con cadena se contraen al igual que las fibras extrafusales normales y así, la región polar del huso muscular no puede estar inactiva. Debido a esta coactivación, si se produce un estiramiento inesperado durante la contracción, los grupos de aferentes Ia y II serán capaces de sentirlo y compensarlo. Órgano Tendinoso de Golgi Los órganos tendinosos de Golgi (OTG) tienen forma de huso y se ubican en la unión tendónmúsculo (Fig. 3.4B). Conectan de 15 a 20 fibras musculares. La información aferente del OTG es llevada al sistema nervioso mediante las fibras aferentes Ib. A diferencia de los husos musculares, no poseen conexiones eferentes, por lo cual no están sujetos a los cambios del SNC. Así funcionan. El OTG es sensible a los cambios de tensión producidos por el estiramiento o la contracción de un músculo. Responde incluso a pequeñas fuerzas, como de 2 a 25 gr. El reflejo del OTG es un reflejo disináptico inhibitorio, que inhibe su propio músculo y estimula el antagonista. Los investigadores solían pensar que el OTG sólo se activaba en respuesta a grandes cantidades de tensión. Por lo que sugirieron que su papel era proteger al músculo de las lesiones. La investigación actual ha demostrado que estos receptores controlan constantemente la tensión muscular y son muy sensibles a los cambios producidos por la contracción muscular. Una función del OTG planteada recientemente es que modifica la reacción muscular en respuesta al cansancio. Así, cuando la tensión muscular se reduce por la fatiga, se reduce la reacción del OTG, disminuyendo su efecto inhibitorio en su propio músculo (2, 5). También se ha demostrado que los OTG de los extensores de la pierna se activan durante la etapa de bipedestación del movimiento y actúan estimulando los extensores e inhibiendo los flexores hasta que se desactivan (6). Esto es exactamente lo opuesto a lo que se esperaría de un reflejo al producirse cuando el animal se encuentra en estado pasivo. Así, el reflejo 46 Sección 1 MARCO TEÓRICO parece poseer propiedades distintas bajo las diferentes condiciones de una actividad. Los investigadores han propuesto que la función de los husos musculares y del OTG puede ser la regulación de la rigidez muscular. Esta última puede definirse como la fuerza/ estiramiento de la unidad de un músculo. Esto es precisamente lo que el OTG y el huso muscular controlan recíprocamente: La fuerza (OTG)/estiramiento de la unidad (huso muscular) (5). Receptores Articulares ¿Cómo trabajan los receptores articulares y cuál es su función? Existen distintos tipos de receptores dentro de la misma articulación, como las terminaciones de Ruffini, de Pacini, los receptores de ligamentos y las terminaciones nerviosas libres. Se localizan en las diferentes áreas de la cápsula articular. Morfológicamente, comparten las mismas características que muchos de los receptores del sistema nervioso. Por ejemplo, los receptores de ligamentos son casi idénticos al OTG, mientras que las terminaciones de Pacini son iguales a los corpúsculos de Pacini de la piel. La función articular posee muchos aspectos intrigantes. La información de los receptores se emplea en diversos niveles de la jerarquía del procesamiento sensorial. Algunos investigadores han descubierto que los receptores articulares parecen ser sensibles sólo a ángulos articulares extremos (7). Debido a esto, pueden proporcionar una señal de peligro sobre los movimientos articulares peligrosos. Otros científicos han informado que muchos receptores articulares individuales responden a un rango de movilidad articular limitado. Este fenómeno ha sido llamado fraccionamiento del rango, en el cual se activan múltiples receptores en rangos interpuestos. La información aferente de los receptores articulares asciende a la corteza cerebral y contribuye a la percepción de nuestra posición en el espacio. El SNC determina la posición articular registrando cuáles receptores se activan al mismo tiempo, lo que permite la determinación de la posición articular exacta. Receptores Cutáneos También existen diversos tipos de receptores cutáneos: (a) los mecanorreceptores, como los corpúsculos de Pacini, los discos de Merkel, los corpúsculos de Meisner, las terminaciones de Ruffini y las terminacioneslanceoladas alrededor de los folículos pilosos, detectan los estímulos mecánicos; (b) los termorreceptores, que detectan los cambios de la temperatura, y (c) los nociceptores, que detectan un daño potencial a la piel. El número de receptores dentro de las áreas sensitivas de la piel, como la punta de los dedos, es muy alto, alrededor de 2500 por centímetro cuadrado (8). La información del sistema cutáneo también es utilizada de diferentes formas en el procesamiento jerárquico. En los niveles inferiores, la información cutánea origina los movimientos reflejos. También, esta información asciende y proporciona información relacionada con la posición del cuerpo la que es esencial para la orientación dentro del entorno inmediato. El sistema nervioso utiliza la información cutánea para las reacciones reflejas de distintas maneras, dependiendo del tipo y alcance del impulso cutáneo. Un estímulo leve y poco preciso en la planta del pie tiende a producir una extensión de la extremidad, como por ejemplo, al tocar ligeramente la planta de la pata de un gato, ésta se extiende. Esto es llamado reacción de apoyo y también se encuentra en los humanos. En cambio, un estímulo fuerte y focal tiende a producir un retiro, o flexión, incluso cuando se aplica exactamente en la misma área del pie. Esto es llamado reflejo flexor de retirada y se emplea para protegernos de una lesión. El patrón típico de respuesta en el reflejo cutáneo es la flexión ipsilateral y la extensión contralateral, la cual nos permite apoyar el peso en la extremidad opuesta (lograda por los grupos aferentes III y IV). Es importante recordar que aunque consideramos que los reflejos son generalizados, estos son modificados por los centros superiores, dependiendo de la actividad y del contexto. Recuerde el ejemplo del reflejo flexor, el cual normalmente causa el retiro de la extremidad del estímulo nocivo. No obstante, si hay algo más en juego aparte de no lastimarse, como salvar la vida de un niño, el SNC inhibe la activación de este movimiento reflejo a favor de acciones más apropiadas a la situación. FUNCIÓN DE LA SENSACIÓN SOMÁTICA EN LA MÉDULA ESPINAL La información de los receptores cutáneos, los musculares y de los articulares modifica la reacción de los circuitos de la médula espinal que controlan actividades tan básicas como el movimiento. A fines de los años sesenta, Grillner realizó experimentos en los cuales cortó las raíces dorsales de la médula espinal de un gato para eliminar el feedback sensorial de la periferia (9). Estimuló la médula espinal y fue Capítulo Tres FISIOLOGÍA DEL CONTROL MOTOR Pierna Brazo Tálamo Cerebro medio Lemnisco medio Bulbo Núcleo gracilis, cuneatus Lemnisco medio Bulbo inferior Fascículo gracilis cuneatus Terminaciones nerviosas libres, disco de Merkel Médula espinal superior Corpúsculo de Meissner, corpúsculo de Pacini, Huso muscular Médula espinal inferior Figura 3.5. Sistemas sensoriales ascendentes: la vía de la columna dorsal que contiene información de los receptores del tacto y presión. 47 48 Sección 1 MARCO TEÓRICO capaz de activar el patrón neural generador de patrones motores. Descubrió que bajas frecuencias de estimulación repetitiva daban origen a una marcha, frecuencias más altas a un trote y luego a un galope. Esto sugiere que los movimientos complejos, como la locomoción, pueden generarse en el nivel de la médula espinal sin influencias supraespinales o impulsos de la periferia. Si no necesitamos información sensorial para generar movimientos complejos, ¿significa que la información sensorial no tiene ninguna función en su ejecución? No. Hans Forssberg y sus colegas han demostrado que la información sensorial modifica la reacción locomotora en una forma muy delicada (10). Cuando, con una varilla, cepilló la pata de un gato con preparación espinal durante la fase de balanceo de la marcha, ocasionó que la pata se doblara más fuertemente y que se alejara de la varilla. Pero durante la bipedestación, la misma situación produjo una mayor extensión, a fin de salir más rápido y evitar la vara en el camino. De este modo, descubrió que el mismo estímulo cutáneo podía modificar el ciclo de la marcha en distintas formas funcionales, dependiendo del contexto en que se use. VÍAS ASCENDENTES La información proveniente del tronco y extremidades también es enviada a la corteza sensorial y al cerebelo. Dos sistemas ascienden a la corteza cerebral: el sistema lemniscal medial de la columna dorsal (LM-CD) y el sistema anterolateral. (Los sistemas que ascienden al cerebelo se analizarán posteriormente en este capítulo.) Se ilustran en las Figuras 3.5 y 3.6. Ambos son ejemplos de sistemas ascendentes en paralelo. Cada uno transmite información sobre diferentes funciones, pero existe cierta redundancia entre las dos vías. ¿Cuál es la ventaja de los sistemas paralelos? Proporcionan matices y riqueza extra a la percepción, utilizando maneras múltiples de procesar la información. También entregan seguridad para un funcionamiento continuo en caso de lesión (2, 11). Sistema Lemniscal Medial de la Columna Dorsal Las columnas dorsales se forman principalmente por neuronas de raíces dorsales. Por lo tanto, son neuronas de nivel primario. La mayoría de las fibras se ramifican hacia el interior de la médula espinal, sinapsando con las interneuronas y las neuronas motoras, y se ramifican en forma ascendente por la columna dorsal hacia el cerebro. ¿Cuáles son las funciones de las neuronas de la columna dorsal? Envían información sobre la sensibilidad de los músculos, tendones y articulaciones a la corteza somatosensorial y a otros centros cerebrales superiores. No obstante, existe una interesante excepción. Los propioceptores de la pierna poseen su propia vía privada hacia el tronco encefálico, la columna lateral. Se unen a la vía de la columna dorsal en el tronco encefálico. La vía CD también contiene información de los receptores del tacto y presión y codifica especialmente el tacto discriminativo fino. Esta vía se ilustra en la Figura 3.5 (11). ¿Dónde va esta información y cómo es procesada? Las vías sinapsan en múltiples niveles del sistema nervioso, incluyendo el bulbo, donde las neuronas de segundo orden se transforman en la vía lemniscal medial y atraviesan el tálamo, sinapsando con neuronas de tercer orden, las cuales avanzan a la corteza somatosensorial. Cada nivel de la jerarquía posee la capacidad de alterar la información que proviene del nivel inferior. Mediante la excitación e inhibición sináptica, los centro superiores pueden reprimir o ampliar la información ascendente. Esto permite que los centros superiores afinen (más o menos) la información proveniente de los inferiores. A medida que las neuronas ascienden a través de cada nivel hasta el cerebro, la información de los receptores es cada vez más procesada para permitir una interpretación coherente de la información. Esto se realiza al ampliar selectivamente el campo receptivo de cada neurona sucesiva. Sistema Anterolateral El segundo sistema ascendente, ilustrado en la Figura 3.6, es el sistema anterolateral (AE). Cosiste en los tractos espinotalámico, espinoreticular y espinomesencefálico. Estas fibras se entrecruzan al entrar a la médula espinal y luego ascienden a los centros del tronco encefálico. Este sistema tiene una doble función. Primero, transmite la información de tacto y presión en bruto, contribuyendo así de una pequeña forma a la propiocepción del tacto y extremidades. También tiene una importante función en transmitir los datos relacionados con los factores térmicos y la nocicepción a los centros cerebrales superiores. Todos los niveles de la jerarquía del procesamiento sensorial actúan sobre el sistema AE de la misma forma que en el sistema LM-CD (11). Existe una redundancia de la información en ambos tractos. Una lesión en un tracto no causa una pérdida completa de la discriminación en ninguno de estos sentidos. No obstante, una lesión en ambos Capítulo Tres FISIOLOGÍA DEL CONTROL MOTOR 49 Pierna Brazo Cerebro medio Formación reticular Bulbo Tracto espinotalámico lateral Bulbo inferior Médula espinal Médula espinal Órganos terminales superficiales, corpúsculo de Ruffini, Terminación libre, Bulbos terminales de Krause Sustancia gelatinosa Núcleo espinotalámico Pared del vaso, terminación libre, visceral profundo Figura 3.6. Sistemas sensoriales ascendentes: el sistema anterolateral, que contiene la información del dolor y temperatura. 50 Sección 1 MARCO TEÓRICO tractos produce una pérdida grave. Una hemisección de la médula espinal (causada por una accidente serio, por ejemplo) podría producir que la sensación táctil y propiocepción en los brazos se pierdan en la sección ipsilateral (las fibras no se han entrecruzado aún), mientras que las sensaciones de dolor y temperatura se perderían en la sección contralateral (las fibras ya se han entrecruzado al entrar en la médula espinal) (11). TÁLAMO La información proveniente de ambos tractos somatosensoriales ascendentes, al igual la de prácticamente todos los sistemas sensoriales, atraviesa el tálamo. Éste es uno de los centros de procesamiento principales del cerebro, por lo que una lesión en esta área produciría graves problemas sensoriales (y motores). CORTEZA SOMATOSENSORIAL La corteza somatosensorial es una de las principales áreas de procesamiento para todas las modalidades somatosensoriales y marca el principio de la conciencia de la sensación somática. Se divide en dos áreas principales: la corteza somatosensorial primaria (SI) (también llamada áreas de Brodmann 1, 2, 3a y 3b); y corteza somatosensorial secundaria (SII) (Fig. 3.7A). En la SI, la información cinestésica y del tacto proveniente de la sección contralateral del cuerpo se organiza de una forma somatotópica y abarca cuatro áreas citoarquitectónicas, las áreas de Brodmann 1, 2, 3a y 3b (11). Es en esta área donde comenzamos a ver el procesamiento de modalidad cruzada. Eso significa que ahora la información de los receptores articulares, husos musculares y la cutánea se integra para entregarnos la información sobre el movimiento de una determinada área del cuerpo. Esta información se coloca sobre un mapa de todo el cuerpo, el cual se distorsiona para reflejar el peso relativo dada la información sensorial de ciertas áreas, como se muestra en la Figura 3.7B. Por ejemplo, la garganta, boca y manos son altamente representadas puesto que necesitamos más información detallada para apoyar los movimientos ejecutados por estas estructuras. Este es el comienzo del procesamiento espacial, esencial para la coordinación motora en el espacio. Los movimientos coordinados requieren información de la ubicación del cuerpo en relación al entorno y de la posición de una sección del cuerpo en relación a las otras (11, 12). La sensibilidad de contraste es muy importante para controlar el movimiento, ya que permite la detección de la forma y límites de los objetos. La corteza somatosensorial procesa la información entrante para aumentar la sensibilidad de contraste a fin de que podamos identificar y discriminar con más facilidad los diferentes objetos mediante el tacto. ¿Cómo hace esto? Se ha demostrado que los campos receptivos de las neuronas somatosensoriales poseen un centro excitatorio y un contorno inhibitorio. Este último ayuda a la discriminación de dos puntos mediante la inhibición lateral. ¿Cómo funciona la inhibición lateral? La célula estimulada inhibe la célula siguiente, aumentando así el contraste entre las regiones activadas y no activadas del cuerpo. Los receptores no tienen una inhibición lateral. Pero esta aparece en el nivel de las columnas dorsales y en cada paso subsiguiente en la transmisión. De hecho, los humanos poseen un sistema somatosensorial suficientemente sensible como para percibir la activación de un solo receptor táctil de la mano (11, 12). También existen células especiales dentro de la corteza somatosensorial que responden mejor a los estímulos motores y que son direccionalmente sensibles. Esta característica no se encuentra en las columnas dorsales ni en el tálamo. Estas células de procesamiento superior también poseen campos receptivos mayores que la típica célula del SS, con frecuencia abarcan varios dedos. Estas células parecen responder preferencialmente cuando los dedos próximos son estimulados. Esto podría sugerir su participación en funciones como tomar objetos. Recientemente se ha descubierto que los campos receptivos de las neuronas de la corteza somatosensorial no tienen un tamaño fijo. Tanto las lesiones como la experiencia pueden cambiar considerablemente sus dimensiones. Las implicancias de estos estudios se analizan en las secciones sobre aprendizaje motor de este libro (8). La corteza somatosensorial también posee conexiones descendentes hacia el tálamo, el núcleo de la columna dorsal y la médula espinal, por lo tanto posee la capacidad de cambiar la información ascendente que proviene de estas estructuras. CORTEZAS DE ASOCIACIÓN En las diversas cortezas de asociación comenzamos a ver la transición de la percepción a la acción. También vemos la interacción entre el procesamiento cognitivo y el perceptivo. Las cortezas de asociación, ubicadas en los lóbulos parietal, Capítulo Tres FISIOLOGÍA DEL CONTROL MOTOR 51 Circunvolución parietal Cisura parietal ascendente ascendente Cisura central Lóbulo parietal posterior SI primaria A Cisura lateral SII secundaria B Lateral Medial Figura 3.7. La corteza somatosensorial y las áreas de asociación. A, Localizada en el lóbulo parietal, la corteza somatosensorial contiene tres divisiones principales: primaria (SI), secundaria (SII) y la corteza parietal posterior. B, Homúnculo sensorial que ilustra las proyecciones sensoriales somáticas de la superficie corporal. (Adaptado de Kandel E, Schwartz JH, Jessel TM, eds. Principles of neuroscience. 3rd ed. NY: Elsevier, 1991: 368, 372.) 52 Sección 1 MARCO TEÓRICO temporal y occipital, incluyen centros para el procesamiento sensorial y el cognitivo abstracto de nivel superior. La ubicación de estas áreas se muestran en la Figura 3.8. Dentro de las cortezas parietal, temporal y occipital se encuentran las áreas de asociación, las cuales, se piensa, unen la información de los distintos sentidos. El área 5 de la corteza parietal es una franja delgada posterior a la circunvolución parietal ascendente. Después de que se ha realizado el proceso de intermodalidad dentro del área SI, se envían las reacciones al área 5, la cual integra la información entre las partes del cuerpo. El área 5 se conecta con la 7 del lóbulo parietal, esta última recibe la información visual procesada, de esta forma, se combina probablemente el procesamiento ojos-extremidades en la mayoría de las actividades producidas o guiadas por la visión. Las lesiones en las áreas 5 o 7 en animales o humanos producen problemas en el aprendizaje de habilidades que emplean información relacionada con la posición del cuerpo en el espacio. Además, ciertas células de estas áreas parecen activarse durante los movimientos orientados visualmente, por lo que su actividad se vuelve más intensa cuando el animal presta atención al movimiento. Estos hallazgos apoyan la hipótesis de que el lóbulo parietal participa en los procesos que implican atención a la posición y manipulación de objetos en el espacio (13). Además, estos resultados experimentales son apoyados por las observaciones de pacientes con daño en los lóbulos parietales. Sus deficiencias incluían problemas con la imagen corporal y con la percepción de las relaciones espaciales, que pueden ser muy importantes en el control postural y el de los movimientos voluntarios. Claramente, las lesiones en esta área no reducen simplemente la capacidad de percibir la información entrante de una parte del cuerpo; además, pueden afectar la capacidad de interpretar esta información. Por ejemplo, las personas con lesiones en la circunvolución angular derecha (el hemisferio no dominante), exactamente detrás del área 7, muestran un completo abandono del lado contralateral del cuerpo, de objetos y dibujos. Esto es llamado agnosia o incapacidad de reconocimiento. Cuando su propio brazo o pierna se mueve pasivamente dentro de su campo visual, pueden decir que no es suyo. En ciertos Corteza motora primaria Corteza premotora Corteza somatosensorial primaria Corteza parietal posterior Corteza de asociación parietal-temporal-occipital Corteza de asociación prefrontal Corteza de asociación límbica Corteza auditiva de nivel superior Corteza visual primaria Corteza visual de nivel superior Figura 3.8. Dibujo esquemático que muestra la ubicación de las áreas sensoriales primarias, de las áreas sensoriales de asociación de nivel superior y las cortezas de asociación cognitiva (abstracta) de nivel superior. (Adaptado de Kandel E, Schwartz JH, Jessel TM, eds. Principles of neuroscience. 3rd ed. NY: Elsevier, 1991: 825.) Capítulo Tres casos, los pacientes pueden desconocer completamente la hemiplejia que acompaña a la lesión, por lo que pueden desear irse del hospital pronto porque no saben que tienen un problema (13). Muchos de estos mismos pacientes tienen problemas cuando se les pide que copien dibujos. Pueden dibujar la mitad de un objeto. Esto es llamado apraxia de construcción. Lesiones mayores pueden provocar la incapacidad de operar y orientarse en el espacio o la inhabilidad de realizar actividades secuenciales complejas. Cuando pacientes diestros sufren lesiones en la circunvolución angular izquierda (el hemisferio dominante), evidencian síntomas como confusión entre izquierdo y derecho, dificultad en nombrar los dedos, aunque pueden sentir el tacto, y dificultad en escribir, aunque sus funciones motoras y sensitivas son normales en las manos. O bien, cuando los pacientes sufren lesiones en ambos lados de estas áreas, con frecuencia tiene problemas para prestar atención a estímulos visuales, en usar la visión para tomar un objeto y en realizar movimientos oculares voluntarios hacia un punto en el espacio (13). Hemos analizado un sistema sensorial, el sistema somatosensorial, desde el nivel inferior al superior de la jerarquía del SNC, desde la recepción de las señales en la periferia a la integración e interpretación de aquellas señales relacionadas con otros sistemas sensoriales. También hemos observado cómo los procesamientos jerárquico y de distribución en paralelo han contribuido al análisis de esas señales. Ahora estudiaremos un segundo sistema sensorial, el sistema visual, de la misma forma. Sistema Visual La visión sirve al control motor en diversas formas. Nos permite identificar objetos en el espacio y determinar su movimiento. Cuando la visión tiene esta función, es considerada un sentido exteroceptivo. Pero la visión también nos entrega información sobre dónde está nuestro cuerpo en el espacio, sobre la relación de una parte del cuerpo con otra y del movimiento del cuerpo. Cuando ejerce esta función, es llamada propiocepción visual, lo que significa que no sólo nos entrega información sobre el entorno, sino que también sobre nuestro propio cuerpo. En capítulos posteriores se explica la forma en que la visión tiene un papel fundamental en el control de la postura, locomoción y funciones de manipulación. En las secciones siguientes, analizamos la anatomía y fisiología del sistema visual para mostrar cómo apoya dichas funciones en el control motor. FISIOLOGÍA DEL CONTROL MOTOR 53 SISTEMA VISUAL PERIFÉRICO Fotorreceptores Primero analicemos una perspectiva general del ojo. El ojo es un gran instrumento, diseñado para enfocar la imagen del mundo en la retina con gran precisión. Como se ilustra en la Figura 3.9, la luz entra al ojo a través de la cornea y es enfocada por la cornea y el lente de la retina en la parte posterior del ojo. Una característica interesante de la retina es que la luz debe pasar a través de todas las capas del ojo y de la capa neural retiniana antes de que llegue a los fotorreceptores, ubicados en la parte posterior de la retina, fuera de la fuente de luz. Por suerte, estas capas son casi transparentes. Existen dos tipos de células fotorreceptoras: los bastones y los conos. Los conos sirven para la visión a la luz de día normal y son responsables de la visión en colores. Los bastones son responsables de la visión de noche cuando la cantidad de luz es muy baja y débil para activar los conos. En la fóvea, el resto de las capas son apartadas para que los conos puedan recibir la luz de la mejor forma. El punto ciego (donde el nervio óptico sale de la retina) no posee fotorreceptores y, por lo tanto, no vemos por esta sección. Excepto en la fóvea, en la retina existen 20 veces más bastones que conos. No obstante, los conos son más importantes que los bastones para la visión normal, puesto que su pérdida produce ceguera legal, mientras que la pérdida total de bastones sólo causa ceguera nocturna (14). Recuerde que la diferenciación sensorial es un aspecto clave del procesamiento sensorial que apoya al control motor. Para llevarla a cabo, el sistema visual debe identificar los objetos y determinar si están en movimiento. Entonces, ¿cómo se realiza la identificación de objetos y el sentido del movimiento en el sistema visual? Existen dos vías separadas de procesamiento. Examinaremos todo el camino de estas vías, desde la retina hasta la corteza visual. Además, en ambas se utiliza la sensibilidad de contraste para alcanzar el objetivo de la identificación de objetos y el sentido del movimiento. Esta sensibilidad de contraste aumenta los bordes de los objetos, dándonos una mayor precisión en la percepción. Como en el sistema somatosensorial, los tres procesos se utilizan extensivamente en el sistema visual. El camino comienza en la retina. Primero analizamos las células de la retina, para que podamos comprender cómo trabajan juntas en la interpretación de la información (14). 54 Sección 1 MARCO TEÓRICO Núcleo geniculado lateral Radiaciones visuales Tálamo Cisura calcarina Córnea Corteza visual primaria Luz Nervio óptico Quiasma Vía óptico óptica Lente Fóvea Neuronas fotorreceptoras: Epitelio pigmentado Bastón Cono Neurona bipolar Célula horizontal Amacrinas Neurona ganglionar Fibras nerviosas ópticas Luz Figura 3.9. Ilustración del ojo, su relación con las células horizontales y verticales (apartado) y las vías visuales desde la retina al tálamo, cerebro medio y área 17 de la corteza cerebral. (Adaptado de Kandel E, Schwartz JH, Jessell TM, eds. Principles of neuroscience, 3rd ed. NY: Elsevier, 1991: 401, 415, 423.) Capítulo Tres Células Verticales Además de los conos y bastones, la retina contiene células bipolares y ganglionares, las que puede llamar células “verticales”, puesto que se conectan en serie a otras pero no tienen conexiones laterales (Fig. 3.9). Por ejemplo, los bastones y conos hacen contacto sináptico directo con las células bipolares. Éstas, a su vez, se conectan con las células ganglionares las que luego transmiten la información visual al SNC, enviando axones al núcleo geniculado lateral y al colículo superior así como al núcleo del tronco encefálico (14-15). Células Horizontales Existe otro tipo de neuronas en la retina, las llamadas células “horizontales”. Estas neuronas alterar el flujo de información dentro de la retina al conectar las células “verticales” en forma lateral. Estas son llamadas células horizontales y amacrinas. Las células horizontales transmiten las interacciones entre los receptores y las células bipolares, mientras que las células amacrinas transmiten las interacciones entre las células bipolares y las ganglionares. Ambas células son esenciales para lograr la sensibilidad de contraste. Aunque puede parecer que existen conexiones complejas entre las células receptoras y las otras neuronas antes de alcanzar la reacción final de las células ganglionares, las vías y funciones de los distintos tipos de células son sencillas. Primero observemos la vía de la célula bipolar. Existen dos tipos de vías que la utilizan, una “directa” y una “lateral”. En la vía directa, un cono, por ejemplo, hace una conexión con una célula bipolar, la cual establece una conexión con una ganglionar. En la vía lateral, la actividad de los conos es transmitida a las células ganglionares laterales mediante las células horizontales o las amacrinas. Si observa la Figura 3.9, verá estas posibilidades organizacionales (14, 15). En la vía directa, los conos (o bastones) se conectan con las células bipolares con campos receptivos “centrados” o “descentrados”. El campo receptivo de una célula es el área específica de la retina hacia la que esa célula es sensible, cuando dicha parte de la retina es iluminada. El campo receptivo puede ser excitatorio o inhibitorio, aumentado o disminuyendo el potencial de la membrana celular. Los campos receptivos de las células bipolares (y ganglionares) son circulares. En el centro de la retina, los campos receptivos son pequeños, mientras que en la periferia, son grandes. El término “centrado” significa que la célula posee FISIOLOGÍA DEL CONTROL MOTOR 55 una porción excitatoria central del campo receptivo, con un área circundante inhibitoria. “Descentrado” se refiere al caso opuesto de un centro inhibitorio y una periferia excitatoria (15). ¿Cómo las células asumen las características antagonistas de su contorno? Parece ser que las células horizontales alrededor del campo receptivo (CR) de la célula bipolar se conectan con los conos del centro del campo. Cuando la luz brilla en la periferia del campo receptivo, la célula horizontal inhibe los conos adyacen+-tes. Luego, cada tipo de célula bipolar sinapsa con el tipo de célula ganglionar correspondiente: centrada y descentrada y establece conexiones excitatorias con esa célula ganglionar (14, 15). Las células centradas activan muy pocos potenciales de acción en la oscuridad y se activan cuando se ilumina su CR. Cuando eso sucede en la periferia del CR, se inhibe el efecto de estimulación del centro. Asimismo, las células ganglionares descentradas se inhiben cuando se aplica luz al centro de su CR y efectúan las descargas a la velocidad máxima justo después de que la luz se apaga. También se activan si la luz se aplica a la periferia de su CR. Las células ganglionares también son influidas por la actividad de las células amacrinas. Muchas de esta últimas funcionan de una forma similar a las células horizontales, transmitiendo impulsos inhibitorios desde las cercanías de las células bipolares a las células ganglionares, aumentando la sensibilidad de contraste. Estos dos tipos de vías (centradas y descentradas) para el procesamiento de la información retiniana son ejemplos del procesamiento de distribución en paralelo en el sistema nervioso. Hablamos sobre una inhibición centro-periferia similar en los campos receptivos de los receptores cutáneos. ¿Cuál es el propósito de este tipo de inhibición? Parece ser muy importante en detectar los contrastes entre objetos, en vez de la intensidad absoluta de la luz producida o reflejada por un objeto. Esta inhibición nos permite detectar los contornos de los objetos muy fácilmente. Es muy importante en la locomoción, cuando bajamos una escalera y necesitamos ver el borde del peldaño. También es importante en la función de la manipulación para ser capaces de determinar la forma exacta de un objeto al tomarlo. Las células ganglionares envían sus axones, mediante el nervio óptico, a tres regiones diferentes del cerebro, el núcleo geniculado lateral, el pretectum y el colículo superior (16) (Fig. 3.9). 56 Sección 1 MARCO TEÓRICO VÍAS VISUALES CENTRALES Núcleo Geniculado Lateral Para comprender qué partes de la retina y del campo visual son representadas en estas distintas áreas cerebrales, primero analicemos la configuración de los campos visuales y de la hemiretina. La mitad izquierda del campo visual se proyecta en la mitad nasal (medial— próxima a la nariz) de la retina del ojo izquierdo y la mitad temporal (lateral) de la retina en el ojo derecho. El campo visual derecho se proyecta en la mitad nasal de la retina del ojo derecho y la mitad temporal de la retina en el ojo izquierdo (16). De esta forma, los nervios ópticos de los ojos izquierdo y derecho salen de la retina por la papila óptica, en la parte posterior. Viajan al quiasma óptico donde los nervios de cada ojo se unen y se entrecruzan los axones del lado nasal del ojo, aunque no los de la parte temporal. En este punto, el nervio óptico se transforma en la vía óptica. Debido a esta afluencia de nervios ópticos, la vía óptica izquierda posee un mapa del campo visual derecho. Esto es similar a lo que se encuentra en el sistema somatosensorial, donde la información del lado opuesto de cuerpo se representa en el tálamo y en la corteza. Uno de los objetivos de las células en la vía óptica es el núcleo geniculado lateral (NGL) del tálamo, este núcleo posee seis capas de células, las cuales trazan el campo visual contralateral. Las células ganglionares de las diferentes áreas se proyectan sobre puntos específicos en el NGL, pero ciertas áreas son representadas mucho más exactamente que otras. La fóvea de la retina, que empleamos para una visión de alta precisión, es representada en un grado mucho mayor que el área periférica. Cada capa del NGL recibe impulsos de sólo un ojo. Las primeras dos capas (las más ventrales) son llamadas capas magnocelulares (células grandes) y las capas cuatro a la seis son llamadas capas parvocelulares (células pequeñas). Las células de cada capa proyectan axones a la corteza visual (16). Los campos receptivos de las neuronas del NGL son muy similares a los encontrados en las células ganglionares de la retina. Existen vías separadas de los campos receptivos centrados y descentrados. Las capas magnocelulares parecen estar involucradas en el análisis motor de la imagen visual y en los detalles generales de los objetos, mientras que las parvocelulares funcionan para la visión en colores y un detalle estructural más detallado. Así, las capas magnocelulares serán más importantes para funciones motoras como el control del equilibrio, donde el movimiento del campo visual no entrega información sobre el balanceo corporal y para tomar objetos en movimiento. Las capas parvocelulares serán más importantes en las etapas finales de tomar un objeto, cuando necesitamos asirlo con exactitud. Colículo Superior Los axones de las células ganglionares de la vía óptica también terminan en el colículo superior (además de los impulsos visuales indirectos provenientes de la corteza visual). Se ha sugerido que el colículo superior realiza un mapa del espacio visual que nos rodea en función de señales no sólo visuales, sino que también somatosensoriales. Los tres mapas sensoriales del colículo superior son distintos a aquellos de la corteza sensorial. Aquí, las áreas del cuerpo no son trazadas según la densidad de células receptoras de un área particular, sino que por su relación con la retina. Las áreas cercanas a la retina (la nariz) tienen más representación que las áreas lejanas (la mano). Para cualquier parte del cuerpo, los mapas visual, auditivo y somatosensorial están alienados, en las diferentes capas del colículo (16). Además de estos tres mapas, ubicados en las capa superiores y medias de las siete del colículo, existe un mapa motor en las capas más profundas. Mediante estas neuronas de respuesta, el colículo controla los movimientos oculares sacádicos que hacen que el ojo se mueva hacia un estímulo específico. Luego, el colículo superior envía las reacciones a (a) las regiones del tronco encefálico que controlan los movimientos oculares, (b) el tracto tectoespinal, transmitiendo el control reflejo del cuelo y cabeza, y (c) al tracto tectopontino, el cual se proyecta al cerebelo, para un mayor procesamiento del control ojo-cabeza (16). Región Pretectal Las células ganglionares también terminan en la región pretectal. La región pretectal es un importante centro del reflejo visual involucrado en los reflejos oculares pupilares, en los cuales la pupila se contrae en respuesta al brillo de la luz en la retina. CORTEZA VISUAL PRIMARIA Desde el NGL, los axones se proyectan a la corteza visual (también llamada corteza estriada) del Capítulo Tres área de Brodmann 17, ubicada en el lóbulo occipital (Fig. 3.9). Los estímulos de ambos ojos se alternan por toda la corteza estriada, produciendo las llamadas columnas de dominio ocular. Posteriormente, las células de respuesta de la corteza visual primaria se proyectan al área de Brodmann 18. Desde esta área, las neuronas se proyectan a la corteza temporal medial (área 19), a la corteza inferotemporal (áreas 20, 21) y a la corteza parietal posterior (área 7). Además, las reacciones viajan al colículo superior y también se vuelven al NGL (control de feedback). La corteza visual primaria contiene un mapa de la retina con un trazado topográfico. Existen seis representaciones adicionales de la retina sólo en el lóbulo occipital (16). Los campos receptivos de las células de la corteza visual ya no son circulares, sino que lineales: la luz debe tener la forma de una línea, una barra o un hilo para estimularlos. Se clasifican como simples o complejas. Las células simples responden a barras, poseen un centro excitatorio y un contorno inhibitorio, o viceversa. También presentan un eje de orientación específico, hacia el cual la barra es más efectiva en estimular la célula. Todos los ejes de orientación de todas las secciones de la retina se representan en la corteza visual. Los resultados de los experimentos de Hubel y Wiesel (18) sugieren que este campo receptivo con forma de barra es creado a partir de muchas neuronas geniculadas mediante una superposición parcial de los campos receptivos circulares en una línea, que se reúnen en una célula cortical simple. Se ha indicado que las células complejas tienen estímulos convergentes de muchas células simples. Por lo tanto, sus campos receptivos son más grandes y poseen un eje de orientación fundamental. Para muchas células complejas, el estímulo más útil es el movimiento a través del campo. La corteza visual se divide en columnas, cada una consiste en células con un eje de orientación y columnas adyacentes que reciben impulsos del ojo izquierdo o del derecho. Hubel y Wiesel emplearon el término hipercolumna para describir un conjunto de columnas de una parte de la retina, incluyendo los ángulos de orientación de ambos ojos (17). CORTEZA VISUAL DE NIVEL SUPERIOR Las vías centrales de procesamiento visual se prolongan para incluir las células de la corteza visual primaria, situada en el lóbulo occipital, y las células de las cortezas visuales de nivel superior, ubicadas en FISIOLOGÍA DEL CONTROL MOTOR 57 las cortezas temporal y parietal. Estas áreas se muestran en la Figura 3.9. Las cortezas de nivel superior están implicadas en la integración de la información somatosensorial y visual para la orientación espacial, una parte esencial de toda actividad. Esta interacción entre ambos tipos de impulso dentro de las cortezas de asociación de nivel superior se analizó previamente en la sección somatosensorial de este capítulo. Se ha sugerido que las células dentro de las vías visuales contribuyen a una jerarquía dentro del sistema visual, donde cada nivel incrementa la abstracción visual (19). Además, existen vías paralelas a través de las cuales se procesa esta información. Estas vías incluyen las capas magnocelulares (que analizan el movimiento y los detalles generales: el “dónde”) y las células parvocelulares (que procesan los detalles finos y el color: el “qué”) del núcleo geniculado lateral (20). Se cuenta con una interesante evidencia clínica para apoyar la existencia de estas vías de procesamiento en paralelo. Una deficiencia perceptiva llamada “agnosia motora” ocurre después de una daño en el área temporal medial (TM) o en las regiones temporales mediales superiores (TMS) de la corteza. Los pacientes muestran una pérdida específica de la percepción motora sin otro problema perceptivo. Otros pacientes con daño en las áreas de Brodmann 18 o 37 sólo pierden la visión cromática, pero aún pueden identificar formas (acromatopsia). Aún otros pacientes pierden la capacidad de identificar formas (con un daño en las áreas 18, 20, 21) (20). ¿Cómo utilizamos el sentido motor? Las vías magnocelulares se extienden a las áreas TM y TMS y al área motora visual del lóbulo parietal. En la zona TM, la actividad de las neuronas se relaciona con la velocidad y la dirección del movimiento de los objetos. Luego esta información es nuevamente procesada en las áreas TMS para la percepción visual, la actividad de los movimientos oculares y la orientación de los movimientos del cuerpo en el espacio. ¿Cómo tomamos la información procesada por estas vías paralelas y la organizamos en un todo perceptivo? Este proceso mediante el cual el cerebro recombina la información analizada en sus diferentes regiones es llamado “problema de enlace”. La recombinación de esta información parece necesitar la atención, que puede ser transmitida por estructuras subcorticales como el colículo superior, así como también por áreas corticales, como la corteza parietal posterior y prefrontal. Se ha propuesto que el SNC 58 Sección 1 MARCO TEÓRICO toma la información del color, tamaño, distancia y orientación y la organiza en un “mapa maestro” de la imagen (21). El sistema atencional nos permite enfocarnos en una pequeña parte de dicho mapa maestro cuando identificamos objetos o nos movemos en el espacio. Sistema Vestibular El sistema vestibular es sensible a dos tipos de información: la posición de la cabeza en el espacio y a cambios repentinos en la dirección de los movimientos de la cabeza. Aunque no nos percatamos conscientemente de la sensación vestibular, a diferencia de los otros sentidos, los impulsos vestibulares son importantes para la coordinación de muchas respuestas motoras y nos ayudan a estabilizar los ojos y a mantener el equilibrio postural durante la bipedestación y la marcha. Las anomalías dentro del sistema vestibular producen sensaciones como vértigo o temblores, las que sí llegan a la conciencia, así como problemas con el enfoque ocular y con la conservación el equilibrio. Al igual que otros sistemas sensoriales, el sistema vestibular puede dividirse en dos partes, un componente periférico y uno central. El componente periférico consiste en receptores sensoriales y el par craneal 18, mientras que la parte central consiste en cuatro núcleos vestibulares y de los tractos ascendente y descendente. RECEPTORES PERIFÉRICOS Primero analicemos la anatomía del sistema vestibular (Fig. 3.10). El sistema vestibular es parte del laberinto membranoso del oído interno. La otra parte del laberinto es la cóclea, relacionada con la audición. El laberinto membranoso consiste en una serie continua de tubos y sacos ubicados en el hueso temporal del cráneo. Está rodeado por un fluido llamado perilinfa y en su interior contiene un fluido llamado endolinfa. La endolinfa tiene una densidad mayor a la del agua, lo que le otorga inercia, esencial para la forma en que funciona el sistema vestibular. La sección vestibular del laberinto incluye cinco receptores: tres conductos semicirculares, el utrículo y el sáculo. Conductos Semicirculares Los conductos semicirculares funcionan como acelerómetros angulares. Se sitúan en ángulos rectos en relación unos de otros y son llamados conductos anterior, posterior y horizontal de cada lado de la cabeza (Fig. 3.10). Al menos un par es afectado por cualquier aceleración angular de la cabeza o el cuerpo. Las terminaciones sensoriales de los conductos semicirculares se encuentran en el amplio extremo de cada conducto, llamado ampolla, cercana a la unión con el utrículo. Cada ampolla posee una cresta ampular, que contiene las células pilosas vestibulares. Dichas células se extienden ascendentemente hacia la cúpula (palabra latina para pequeña copa invertida), constituida de material gelatinoso, y extendiéndose a la punta de la ampolla, para evitar que el movimiento de la endolinfa pase a la cúpula. Las células pilosas son los receptores vestibulares, los cuales son inervados por las neuronas sensoriales bipolares, parte del nervio 8. Sus cuerpos celulares se ubican en el ganglio vestibular (22, 23). ¿Cómo los conductos semicirculares indican un movimiento de la cabeza al sistema nervioso? Cuando la cabeza comienza a rotar, el fluido de los conductos, en un principio, no se mueve, debido a sus características de inercia. Como resultado, la cúpula, junto con sus células pilosas, se dobla en la dirección opuesta al movimiento. Cuando éste cesa, la cúpula y células pilosas se desvían en la dirección opuesta, es decir, hacia donde se movió la cabeza. Cuando las células pilosas se doblan, originan un cambio en la frecuencia de descarga del nervio, dependiendo de la forma en que se doblaron. Para cada célula pilosa, existe un kinocilium (el punto más alto) y de 40 a 70 stereocilias, las cuales aumentan en tamaño a medida que se acercan al kinocilium. El doblamiento de la célula pilosa hacia kinocilium produce una despolarización de la célula y un aumento de la tasa de descarga de las células bipolares del nervio 8, por otra parte un doblamiento opuesto causa una hiperpolarización y una disminución de la tasa de descarga. En reposo, las células pilosas realizan sus descargas a 100 Hz, por lo que poseen un amplio rango de frecuencias para la modificación. Así, son posibles cambios ascendentes o descendentes en la frecuencia de las neuronas debido a esta descarga de reposo tónica, la cual ocurre en ausencia de movimiento cefálico (22,23). Puesto que los conductos de cada lado de la cabeza son aproximadamente paralelos, trabajan juntos en forma recíproca. Ambos conductos horizontales trabajan unidos, mientras que cada conducto anterior está vinculado a uno posterior del lado opuesto de la cabeza. Cuando el movimiento cefálico ocurre en un plano específico a un par de conductos, un conducto será estimulado, mientras que su par opuesto será hiperpolarizado. Capítulo Tres FISIOLOGÍA DEL CONTROL MOTOR 59 Tracto ascendente Núcleo vestibular Núcleo superior vestibular lateral Núcleo vestibular inferior Núcleo vestibular medial FLM Conducto semicircular anterior Conducto semicircular posterior Conducto semicircular lateral Bulbo superior Ampolla Sección cervical Conducto vestibuloespinal Fascículo longitudinal medial Cordón cervical Utrículo Ganglio vestibular Nervio vestibular Sáculo Cóclea Neurona motora A CA derecho CP izquierdo CA izquierdo CP derecho B Figura 3.10. Sistema vestibular. A, Diagrama esquemático del laberinto membranoso (otolitos y conductos semicirculares) y las conexiones centrales del sistema vestibular. Se muestran los impulsos vestibulares ascendentes al complejo oculomotor, importante para estabilizar la visión y el sistema vestibuloespinal descendente, importante para la postura y equilibrio. B, Ubicación de los conductos semicirculares conectados dentro del lóbulo temporal del cráneo. CA = conducto anterior; CP = conducto posterior. 60 Sección 1 MARCO TEÓRICO De este modo, el movimiento angular de la cabeza, sea horizontal o vertical, produce un aumento o una disminución en la actividad de las células pilosas, lo cual origina un cambio paralelo en la frecuencia de la actividad neuronal en los conductos pares. Los receptores del conducto semicircular son muy sensibles: responden a aceleraciones angulares de 1º/seg2, pero no responden a movimientos continuos de la cabeza. Durante un movimiento prolongado, la cúpula vuelve a su posición de reposo y la frecuencia de descarga de las neuronas vuelve a su estado regular. Utrículo y Sáculo El utrículo y el sáculo proporcionan información sobre la posición del cuerpo en relación con la fuerza de gravedad y sobre la aceleración lineal o movimiento cefálico en línea recta. En la pared de estas estructuras se encuentra un engrosamiento donde el epitelio contiene las células pilosas. Esta sección es llamada mácula (palabra latina para mancha) y es donde se localizan las células receptoras. Las células pilosas proyectan brotes o procesos dentro de una membrana gelatinosa: el órgano otolito (del griego “lithos”: piedra). Este órgano posee muchos cristales de carbonato cálcico llamados otoconia u otolitos (22). La mácula del utrículo se encuentra en plano horizontal cuando la cabeza se sostiene horizontalmente, por lo que los otolitos reposan sobre ella. Pero si la cabeza es inclinada, o se acelera, las células pilosas se doblan por el movimiento de la masa gelatinosa. La mácula del sáculo yace en el plano vertical cuando la cabeza está es posición normal, por lo que responde selectivamente a las fuerzas lineales de dirección vertical. Al igual que los conductos semicirculares, las células pilosas de los otolitos responden al doblamiento de forma direccional. CONEXIONES CENTRALES Núcleo Vestibular Las neuronas de los otolitos y de los conductos semicirculares atraviesan el nervio 8 y sus cuerpos celulares se encuentran en el ganglio vestibular (ganglio de Scarpa). Luego, los axones ingresan al cerebro a través de la protuberancia y la mayoría va hacia el fondo del bulbo, donde se localizan los núcleos vestibulares. Existen cuatro núcleos en el complejo: el núcleo vestibular lateral (de Deiters), el núcleo vestibular medial, el núcleo vestibular superior y el inferior, o núcleo vestibular descendente. Una cierta porción de las neuronas vestibulares van desde los receptores sensoriales al cerebelo, a la formación reticular, al tálamo y a la corteza cerebral. Las conexiones centrales del sistema vestibular se ilustran en la Figura 3.10. El núcleo vestibular lateral recibe los impulsos del utrículo, de los conductos semicirculares, del cerebelo y de la médula espinal. La reacción contribuye a los tractos vestíbulo-oculares y al vestibuloespinal lateral, el cual activa los músculos antigravitatorios del cuello, tronco y extremidades. Los estímulos hacia los núcleos medial y superior se originan en los conductos semicirculares. Las respuestas del núcleo medial se dirigen al conducto vestibuloespinal medial (CVEM), con conexiones a la médula espinal cervical, la cual controla los músculos del cuello. La información del CVEM tiene una importante función en coordinar las interacciones entre los movimientos del ojo y de la cabeza. Además, las neuronas de los núcleos medial y superior ascienden a los núcleos motores de los músculos oculares y ayudan a estabilizar la mirada durante los movimientos cefálicos. Los estímulos para el núcleo vestibular inferior incluyen las neuronas de los conductos semicirculares, utrículo, sáculo y la vermis del cerebelo, mientras que las respuestas son parte de los conductos vestibuloespinal y vestibuloreticular. La información ascendente del sistema vestibular hacia complejo oculomotor es responsable del reflejo vestíbulo-ocular, el cual rota los ojos frente al movimiento de la cabeza, permitiendo que la mirada permanezca fija en una imagen cuando la cabeza se mueve (22, 23). El nistagmo vestibular corresponde a la rápida alternancia de movimientos oculares en respuesta a una rotación continua del cuerpo. Se puede crear un nistagmo rotando a una persona sentada en un banco hacia la izquierda: al principio, cuando comienza la aceleración, los ojos se dirigen lentamente a la derecha, para mantener los ojos en una única posición en el espacio. Cuando los ojos alcanzan el fin de la órbita, se “reinician” moviéndose rápidamente a la derecha; posteriormente, vuelven a moverse lentamente hacia la derecha. Este lento movimiento alterno en dirección opuesta al movimiento de la cabeza y la rápida reiniciación de los ojos en dirección a dicho movimiento, se denomina nistagmo. Es una consecuencia normal de la aceleración cefálica. No obstante, cuando se produce sin un movimiento Capítulo Tres normalmente es una indicación de disfunción en el sistema nervioso periférico o central. El nistagmo posrotatorio es un cambio en su dirección y sucede cuando una persona que está girando se detiene abruptamente. Este tipo de nistagmo se ha utilizado clínicamente para evaluar la función del sistema vestibular (24). El aparato vestibular posee funciones estáticas y dinámicas. Las funciones dinámicas son controladas principalmente por los conductos semicirculares, gracias a los cuales podemos sentir la rotación de la cabeza y las aceleraciones angulares, además permiten el control de los ojos mediante los reflejos vestíbulo-oculares. Las funciones estáticas son controladas por el utrículo y el sáculo, que nos permiten registrar la posición absoluta de la cabeza en el espacio y son importantes para la postura. (El utrículo y sáculo también detectan la aceleración lineal, una función dinámica.) SISTEMAS DE ACCIÓN Los sistemas de acción incluyen áreas del sistema nervioso como la corteza motora, el cerebelo y los ganglios basales, los cuales realizan procesamientos esenciales para la coordinación del movimiento. Recuerde el ejemplo presentado al principio de este capítulo. Tiene sed y desea vaciar un poco de leche de la caja ubicada enfrente dentro de un vaso. Ya hemos visto cómo las estructuras sensoriales ayudan a formar un mapa del cuerpo en el espacio y a localizar la caja en relación con su brazo. Ahora necesita generar el movimiento que le permitirá realizar la acción. Requiere un plan de movimiento, deberá precisar los músculos particulares (tanto la sincronización como la fuerza) y necesitará un método para modificar y refinar el movimiento. Entonces examinemos las estructuras que lo ayudarán a hacer eso. Corteza Motora La corteza motora se ubica en el lóbulo frontal y consiste en diferentes áreas de procesamiento, entre las que se encuentran la corteza motora primaria (MI), el área motora suplementaria (MS), (ocasionalmente llamada MII), y la corteza premotora (Fig. 3.11A). Estas regiones interactúan con las áreas de procesamiento sensorial del lóbulo parietal y también con los ganglios basales y las áreas cerebelosas para identificar dónde queremos movernos, planificar el movimiento y para, FISIOLOGÍA DEL CONTROL MOTOR 61 finalmente, ejecutar las acciones (25). Estas tres áreas poseen sus propios mapas somatotópicos del cuerpo, por lo cual, si se estimulan diferentes regiones, se mueven diferentes músculos y partes corporales. La corteza motora primaria (área de Brodmann 4) contiene un mapa corporal muy complejo. Con frecuencia existe una correspondencia uno a uno entre las células estimuladas y la activación de neuronas motoras α individuales de la médula espinal. A diferencia del patrón de activación uno a uno típico de las neuronas de la corteza motora primaria, la estimulación de las neuronas de las áreas premotora y suplementaria (área de Brodmann 6) normalmente activa músculos distintos de varias articulaciones, lo que origina acciones coordinadas. El mapa motor u homúnculo motor (Fig. 3.11B) es similar al mapa sensorial en la forma en que distorsiona las representaciones corporales. En ambos casos, las áreas que requieren el control más preciso (boca, garganta y mano), que permite movimientos finos, son ilustradas en mayor proporción (26). Los impulsos a las áreas motoras provienen de los ganglios basales, del cerebelo y de las áreas sensoriales, incluyendo la periferia (a través del tálamo), la SI y las áreas de asociación sensorial en el lóbulo parietal. De forma excepcional, las neuronas MI reciben impulsos sensoriales provenientes de sus propios músculos y también de la piel sobre esos músculos. Se ha sugerido que esta vía transcortical puede ser utilizada en paralelo con la vía refleja espinal para entregar una respuesta de fuerza adicional a los músculos cuando se percibe una carga inesperada durante un movimiento (27). También se ha sugerido es una importante vía propioceptiva del control postural (25). TRACTO CORTICOESPINAL Las reacciones de la corteza motora contribuyen al tracto corticoespinal (también llamado tracto piramidal) y, con frecuencia, realizan conexiones excitatorias monosinápticas con neuronas motoras α, además de conexiones polisinápticas con neuronas motoras γ, las cuales controlan la extensión de los husos musculares. Además de sus conexiones monosinápticas, las neuronas corticoespinales realizan muchas conexiones polisinápticas mediante las interneuronas de la médula espinal. El tracto corticoespinal incluye neuronas de la corteza motora primaria (cerca del 50%), de la corteza motora suplementaria, áreas premotoras e incluso de la corteza somatosensorial (Fig. 3.12). Las fibras descienden ipsolateralmente de la corteza a través de 62 Sección 1 MARCO TEÓRICO Área motora suplementaria Corteza motora primaria Corteza somatosensorial primaria Corteza premotora Corteza parietal posterior A B Medial Lateral Figura 3.11. Corteza motora. A, Vista lateral del cerebro que muestra la ubicación de la corteza motora primaria, área motora suplementaria y corteza premotora. B, Homúnculo motor. (Adaptado de Kandel E, Schwartz JH, Jessel TM, eds. Principles of neuroscience. 3rd ed. NY: Elsevier, 1991: 610, 613.) Capítulo Tres FISIOLOGÍA DEL CONTROL MOTOR 63 Tronco Rodilla Dedos Figura 3.12. Tracto piramidal (o corticoespinal). Corona radiante Cápsula interna Tálamo Cerebro medio Pedúnculo cerebrar Tracto corticoespinal Protuberancia Unión de la protuberancia y bulbo Oliva inferior Bulbo inferior Tracto corticoespinal anterior (fibras ventrales sin cruzar) Cordón superior Pirámide del bulbo raquídeo Decusación piramidal Fibras del tracto corticoespinal lateral (posterior, cruzadas) Nervio segmentario eferente Cordón inferior la cápsula interna, del cerebro medio y del bulbo. En este último, las fibras se concentran para formar “pirámides”, y cerca de la unión del bulbo y la médula espinal, la mayoría (90%) se cruza para formar el tracto corticoespinal lateral. El 10% restante continúa sin cruzarse para formar el tracto corticoespinal anterior. La mayoría de las neuronas corticoespinales anteriores se cruzan justo antes de llegar al asta anterior de la médula espinal. La mayoría de los axones entran en el asta anterior e concluyen en las áreas intermedia y anterior de interneuronas y neuronas motoras. FUNCIÓN Corteza Motora ¿Cuál es la función específica de la corteza motora en el control motor? Evarts (28) grabó la actividad de neuronas corticoespinales de monos 64 Sección 1 MARCO TEÓRICO mientras realizaban flexiones de muñeca y movimientos de extensión. Descubrió que la tasa de descarga de las neuronas corticoespinales codifica (a) la fuerza empleada para mover una extremidad y (b) en algunos casos, la tasa de cambio de esa fuerza. Así, tanto la fuerza absoluta como la velocidad de un movimiento son controladas por la corteza motora primaria. Ahora, piense en un movimiento típico que hacemos, por ejemplo, levantarse por la caja de leche. ¿Cómo la corteza motora codifica la ejecución de un movimiento tan complejo? Investigadores realizaron experimentos en los cuales monos movían el brazo hacia muchos objetivos diferentes alrededor de un punto de inicio central (29). Descubrieron que había direcciones de movimiento específicas donde cada neurona se activaba al máximo, aunque cada una respondía a una amplia gama de direcciones. Para explicar cómo los movimientos pueden ser controlados en forma precisa aunque las neuronas son tan ampliamente sintonizadas, estos investigadores sugirieron que las acciones son controladas por una población de neuronas. La actividad de cada una de las neuronas puede representarse como un vector, cuya extensión constituye el grado de actividad en cualquier dirección. Entonces, la suma de los vectores de todas las neuronas predeciría la amplitud y dirección del movimiento. Si este es el caso, ¿significa que cuando hacemos un movimiento, por ejemplo, con el tobillo, se activan exactamente las mismas neuronas en la corteza motora primaria? No. Se ha demostrado que neuronas específicas de la corteza, que se activan cuando tomamos un objeto, pueden permanecer totalmente inactivas cuando realizamos un movimiento similar como un ademán de enojo. Esto es algo muy importante de entender porque significa que existen muchas vías motoras paralelas para efectuar una secuencia de acción, al igual que existen vías paralelas para el procesamiento sensorial. Así, simplemente entrenando a un paciente para una situación, no podemos suponer automáticamente que el entrenamiento se transferirá a todas las otras actividades que requieren el mismo conjunto de músculos (25). Corteza Suplementaria y Premotora ¿Cuáles son las funciones de las áreas suplementaria y premotora? Roland y sus colegas (30) realizaron algunos interesantes experimentos con humanos, los cuales han comenzado a aclarar sus funciones. Se le pidió a individuos que realizaran Flexión simple del dedo Corteza (desempeño) somatosensorial Corteza motora Movimiento complejo del dedo (desempeño) Área motora suplementaria Ensayo mental del movimiento complejo del dedo Figura 3.13. Cambios en el flujo sanguíneo durante diferentes comportamientos motores que indican las áreas de la corteza motora implicadas en el comportamiento. (Adaptado de Roland PE, Larsen B, Lassen NA, Skinhof E. Supplementary motor area and other cortical areas in organization of voluntary movements in man. J Neurophysiol 1980; 43: 118-136.) Capítulo Tres actividades que iban de los movimientos muy simples a los complejos y mientras efectuaban los ejercicios, evaluó la cantidad de flujo sanguíneo cerebral en diferentes áreas del cerebro. (Para medir el flujo sanguíneo, se inyecta un trazador radiactivo de corta duración en la sangre, luego se mide la radiactividad en diferentes áreas cerebrales con detectores en el cuero cabelludo.) Como se ilustra en la Figura 3.13, cuando los individuos realizaron una actividad simple (movimientos repetitivos simples del dedo índice o presionar un resorte entre el pulgar y el índice), el aumento del flujo sanguíneo se produjo sólo en las cortezas motora y sensorial. En cambio, cuando tuvieron que efectuar una tarea compleja (una secuencia de movimientos con cuatro dedos, tocando el pulgar en distinto orden), los sujetos mostraron un aumento del flujo sanguíneo en el área motora suplementaria, bilateralmente, y en las áreas motoras y sensoriales primarias. Finalmente, cuando se les pidió que ensayaran la actividad, pero que no la realizaran, el aumento del flujo sanguíneo fue sólo en el área motora suplementaria, no en las cortezas sensorial o motora primaria. Roland concluyó que el área suplementaria se activa cuando se planea una secuencia de movimientos balísticos simples. De esta forma, participa en el ensamblaje del programa motor central o forma una subrutina motora. Estos experimentos fueron realizados por individuos en relación con su cuerpo (moviendo una sección corporal en relación a otra, donde sólo se necesita un sistema de referencia corporal). Mover las extremidades en relación con el entorno requiere un sistema de referencia distinto, el cual es tridimensional y fijado por puntos en el ambiente. Por ejemplo, tomar una caja de leche de la mesa requiere este método. Puesto que estos dos tipos de movimiento son diferentes, se podría esperar que la organización cerebral sea diferente. Para probar esto, Roland hizo que los individuos realizaran un nuevo ejercicio. Se les pidió que ejecutaran un movimiento en espiral en el aire o que movieran los dedos (sin usar la visión) sobre una rejilla según señales específicas (prueba del laberinto). En ese punto, la región parietal superior estaba activa junto con las otras regiones. Por lo cual esta región debe ser necesaria para la planificación de movimientos voluntarios en relación con el entorno. Roland señaló que el área premotora se activaba sólo cuando se establecía un nuevo programa motor o cuando se alteraba un programa aprendido anteriormente. Por lo tanto, es probable que dicha área tenga una función en el aprendizaje motor (30). FISIOLOGÍA DEL CONTROL MOTOR 65 Áreas de Asociación de Nivel Superior ÁREAS DE ASOCIACIÓN DE LA REGIÓN FRONTAL Las áreas de asociación de las regiones frontales (áreas rostrales al área de Brodmann 6) son importantes para la planificación motora y otros comportamientos cognitivos. Por ejemplo, estas regiones integran probablemente la información sensorial y luego seleccionan la respuesta motora apropiada de las diversas reacciones posibles (31). La corteza prefrontal puede dividirse en la cisura principal y las convexidades prefrontales (véase Fig. 3.8). Los experimentos han indicado que las neuronas de la cisura principal están implicadas en la planificación estratégica de las funciones motoras superiores. Por ejemplo, experimentos que utilizaban monos con lesiones en esta área demostraron que los animales tenían dificultades en desempeñar tareas espaciales en las que la información debía almacenarse en la memoria operativa a fin de orientar actividades futuras. En otros experimentos, se demostró que las neuronas de esta área se activaban tan pronto como se presentaba una señal y que permanecían activas por un periodo de tardanza, cuando la señal no estaba presente, pero el mono debía mantener la señal en la memoria operativa antes de realizar la tarea (13). Esta área está enormemente interconectada con las áreas parietales posteriores. Se ha propuesto que las áreas prefrontal y parietal trabajan muy estrechamente en actividades espaciales que requieren atención. En cambio, las lesiones en la convexidad prefrontal producen problemas en la realización de cualquier tipo de actividad de respuesta diferida. Los animales con estas lesiones tienen problemas en actividades donde deben inhibir ciertas respuestas motoras en momentos específicos. Las lesiones en áreas adyacentes producen dificultades en la capacidad de un mono para seleccionar entre una variedad de respuestas motoras cuando se proporcionan señales sensoriales diferentes (13). Las lesiones en otras regiones prefrontales producen que los pacientes tengan dificultades al cambiar estrategias cuando se les solicita. Incluso cuando se les muestran sus errores, no pueden corregirlos. Cerebelo El cerebelo es considerado una de las tres áreas fundamentales del cerebro que contribuyen a la 66 Sección 1 MARCO TEÓRICO coordinación del movimiento, además de la corteza motora y del complejo de los ganglios basales. Sin embargo, a pesar de su importante papel en la coordinación motora, el cerebelo no tiene una función principal en la función sensorial o motora. Si el cerebelo es destruido, no perdemos los sentidos ni nos paralizamos. No obstante, sus lesiones producen devastadores cambios en la capacidad para efectuar movimientos, desde los más simples hasta los más finos. El cerebelo recibe la información aferente de prácticamente cada sistema sensorial, en forma consistente con su función de regulador de la respuesta motora (32,33). ¿Cómo el cerebelo regula la reacción de los sistemas motores? Su función se relaciona con su circuito neuronal. A través de él y de las conexiones de sus impulsos y respuestas, parece actuar como un comparador, un sistema que compensa los errores comparando la intención con el desempeño. Las conexiones de los estímulos y las reacciones del cerebelo son vitales para su función de detector de errores y se resumen en la Figura 3.14. Sus impulsos (Fig. 3.14A) incluyen información de otros módulos del cerebro relacionados con la programación y ejecución de movimientos. Con frecuencia, esta información es llamada “copia eferente” o “descarga corolaria” cuando proviene de la corteza motora primaria, debido a que se sugiere que es una copia directa de la respuesta de la corteza motora hacia la médula espinal. El cerebelo también recibe información del feedback sensorial (reaferencia) de los receptores sobre los movimientos a medida que son realizados. Después de procesar esta información, las reacciones (Fig. 3.14B) van del cerebelo a la corteza motora u otros sistemas dentro del tronco encefálico para perfeccionar el movimiento. Impulsos Espinocerebelo Impulsos Corticopontino Espinal y trigémino Vermis Visual y auditivo Hemisferio intermedio Hemisferio lateral (cerebrocerebelo) Vestibular Vestibulocerebelo Respuestas Núcleo del fastigio Núcleo interpuesto Núcleo dentado A los sistemas laterales descendentes A los sistemas laterales descendentes Ejecución motora A las cortezas motora y premotora Planificación motora Al núcleo vestibular Equilibrio y movimientos oculares Figura 3.14. Ilustración esquemática que muestra la anatomía básica del cerebelo, incluyendo A, sus impulsos y B, sus reacciones. (Adaptado de Ghez C. The cerebellum. In: Kandel E, Schwartz JH, Jessel TM, eds. Principles of neuroscience. 3rd ed. NY: Elsevier, 1991: 633.) Capítulo Tres ANATOMÍA DEL CEREBELO Un entendimiento de la anatomía del cerebelo es útil para explicar su funcionamiento. Consiste en una capa externa de materia gris (la corteza), la materia blanca interna (las fibras de estímulos y respuestas) y de tres pares de núcleos profundos: el núcleo del fastigio, el núcleo interpuesto y el núcleo dentado. Todos los impulsos hacia cerebelo ingresan primero a uno de estos tres núcleos profundos y luego proceden a la corteza. Todas las respuestas vuelven a los núcleos profundos, antes de ingresar a la corteza cerebelosa o al tronco encefálico (32, 33). Filogenéticamente, el cerebelo puede dividirse en tres zonas, (véase Fig. 3.14). La zona mayor corresponde al lóbulo floculonodular. Se relaciona funcionalmente con el sistema vestibular. Las áreas últimas en desarrollarse filogenéticamente son la vermis y las parte intermedia de los hemisferios laterales, respectivamente. Estas tres partes del cerebelo poseen funciones distintas y conexiones de impulsos y respuestas. Lóbulo Floculonodular El lóbulo floculonodular recibe los impulsos del sistema visual y del vestibular y sus respuestas regresan al núcleo vestibular. Actúa en el control de los músculos axiales utilizados en el control del equilibrio. Si un paciente experimenta una disfunción en este sistema, se observa una marcha atáxica, una base de sustentación ampliada y nistagmo. Vermis y Hemisferios Intermedios La vermis y los hemisferios intermedios reciben los impulsos propioceptivos y cutáneos de la médula espinal (mediante el tracto espinocerebelar) además de la información visual, vestibular y auditiva. Los investigadores solían pensar que existían dos mapas de todo el cuerpo en el cerebelo, pero ahora se ha demostrado que los mapas son mucho más complejos y pueden dividirse en diversos mapas menores. Esto ha sido llamado somatotopía fracturada. Estos mapas menores parecen relacionarse con las actividades funcionales: así, en la rata, los campos receptivos de la boca y las patas están cerca, posiblemente para contribuir al control del acicalamiento. Los impulsos hacia esta parte del cerebelo atraviesan el núcleo del fastigio (vermis) y el núcleo interpuesto (lóbulos intermedios) (34). Existen cuatro tractos espinocerebelares que entregan información al cerebelo de la médula FISIOLOGÍA DEL CONTROL MOTOR 67 espinal. Dos tractos transmiten los datos de brazos y cuello, y dos sobre el tronco y piernas. Los impulsos también provienen del tracto espino-olivo-cerebeloso mediante el núcleo de la oliva inferior (fibras trepadoras). Estos últimos impulsos son importantes en el aprendizaje y serán analizados posteriormente. ¿Cuáles son las vías de respuesta de esta parte del cerebelo? Las respuestas van hacia (a) la formación reticular del tronco encefálico, (b) al núcleo vetibular, (c) al tálamo y a la corteza motora y (d) al núcleo rojo del cerebro medio. ¿Cuáles son las funciones de la vermis y de los lóbulos intermedios? Primero, parecen actuar en el control de la ejecución real del movimiento: corrigen las desviaciones de una acción intencionada mediante la comparación del feedback de la médula espinal con el comando motor deseado. También alteran el tono muscular. Esto sucede mediante las reacciones continuas de actividad excitatoria de los núcleos del fastigio y del interpuesto, los cuales modifican la actividad de las neuronas motoras γ hacia los husos musculares. Cuando se producen lesiones en estos núcleos, se produce una disminución significativa en el tono muscular (hipotonía) (32). Hemisferios Laterales La última parte del cerebelo, y la más joven filogenéticamente, es la zona lateral de los hemisferios laterales (Fig. 3.14). Recibe los estímulos del núcleo pontino del tronco encefálico que transmiten información proveniente de diversas áreas de la corteza cerebral (sensorial, motora, premotora y parietal posterior). Sus respuestas se dirigen el tálamo, a la corteza motora y a la premotora. ¿Cuál es la función de los hemisferios laterales? Esta parte del cerebelo actúa en la preparación del movimiento, mientras que los lóbulos intermedios trabajan en la ejecución del movimiento y en el ajuste de la acción en curso mediante la información del feedback. Parece ser que los hemisferios laterales participan en la programación de la corteza motora para la ejecución del movimiento. Las vías cerebelares son una de las muchas vías paralelas que afectan la corteza motora. Las otras probablemente incluyen las áreas suplementaria y premotora. Los hemisferios laterales también parecen funcionar en la coordinación de los movimientos en curso. Se ha demostrado que las partes de enfriamiento del cerebelo interrumpen la sincronización de las respuestas agonistas y antagonistas durante movimientos rápidos (35). La 68 Sección 1 MARCO TEÓRICO actividad antagonista se vuelve retardada, originando un movimiento hipermétrico o “excedido”. Cuando se tratan de corregir en pacientes con trastornos, se ven movimientos involuntarios en la dirección opuesta, originando un temblor intencional. Además, el cerebelo lateral puede contribuir a una función de sincronización más general que afecta tanto la percepción como la acción. Con frecuencia, los pacientes con lesiones cerebelosas cometen errores de sincronización durante el movimiento. Aquellos con daños en el hemisferio lateral tienen problemas con la sincronización relacionada con capacidades perceptivas, lo que, según los investigadores, puede vincularse a problemas en un mecanismo central parecido a un reloj (36). En cambio, pacientes con lesiones en el lóbulo intermedio cometen errores en la ejecución del movimiento (36). Finalmente, muchas partes del cerebelo, incluyendo el cerebelo lateral, parecen ser importantes en el aprendizaje motor. Se ha demostrado que el circuito celular único del cerebelo es perfecto para la modificación de respuestas motoras a largo plazo. Los experimentos han establecido que cuando los animales aprenden una nueva acción, las fibras trepadoras, un tipo de neurona que detecta los errores motores, alteran la efectividad de la sinapsis de una segunda fibra, la fibra paralela de la célula granular, sobre las principales células de respuesta del cerebelo, las células de Purkinje (37). Este tipo de aprendizaje cerebeloso también ocurre en el circuito del reflejo vestibulo-ocular, el que incluye vías cerebelosas. Este reflejo mantiene los ojos fijos en un objeto cuando la cabeza se mueve. En experimentos con humanos usando lentes con un prisma que revertía la imagen, el aumento del reflejo vestíbulo-ocular se alteró con el tiempo. Esta modificación no se produjo en pacientes con lesiones en el cerebelo (38). Ganglios Basales El complejo de los ganglios basales se compone de un conjunto de núcleos ubicados en la base de la corteza cerebral, los que incluyen el putamen, el núcleo caudado, el globo pálido, el núcleo del subtálamo y la sustancia negra. Basal significa “en la base”, o en otras palabras, “justo bajo la corteza”. Al igual que los pacientes con lesiones cerebelosas, quienes sufren un daño en los ganglios basales no se paralizan, pero tienen problemas con la coordinación de los movimientos. Los primeros adelantos para el entendimiento de la función de los ganglios basales provinieron de los médicos, especialmente de James Parkinson, quien en 1817 describió por primera vez la enfermedad de Parkinson como una “parálisis agitante” (39). Una vez se pensó que los ganglios basales formaban parte del sistema motor extrapiramidal, el cual, se creía, funcionaba en paralelo con el sistema piramidal (el tracto corticoespinal) en el control motor. De este modo, los médicos definieron los problemas piramidales según su relación con la espasticidad y la parálisis, mientras que los trastornos extrapiramidales se explicaban como movimientos involuntarios y falta de flexibilidad. Como hemos visto en este capítulo, esta distinción ya no es válida puesto que muchos otros sistemas cerebrales también controlan el movimiento. Además, los sistemas piramidal y extrapiramidal no son independientes, sino que trabajan juntos en el control motor. ANATOMÍA DE LOS GANGLIOS BASALES Las conexiones principales de los ganglios basales se resumen en la Figura 3.15, incluyendo las conexiones aferentes principales (3.15A), centrales (3.15B) y eferentes (3.15C). Los principales núcleos de impulsos del complejo de los ganglios basales son el caudado y el putamen, ambos se desarrollan a partir de la misma estructura y con frecuencia se analizan como una unidad, el striatum. Sus impulsos primarios provienen de extensas áreas de la neocorteza, como la sensorial, la motora y la de asociación (39, 40). El globo pálido posee dos segmentos, interno y externo, y se sitúa al lado del putamen, mientras que la sustancia negra se ubica un poco más caudalmente, en el cerebro medio. El segmento interno de ambas estructuras son las mayores áreas de respuesta de los ganglios basales. Sus reacciones terminan en las áreas de la corteza prefrontal y premotora, pasando por el tálamo. En último núcleo, el subtalámico, se sitúa justo abajo del tálamo. Las conexiones dentro del los ganglios basales son las siguientes: Las células del caudado y del putamen terminan en el globo pálido y en la sustancia negra de forma somatotópica, al igual que otras vías del cerebro. Las células del segmento externo del globo pálido terminan en el núcleo subtalámico, mientras que este último se proyecta al globo pálido y a la sustancia negra. Otros estímulos hacia el núcleo subtalámico son lo impulsos directos de la corteza motora y premotora. FUNCIÓN DE LOS GANGLIOS BASALES Los ganglios basales y el cerebelo poseen muchas similitudes en la forma en que interactúan Capítulo Tres FISIOLOGÍA DEL CONTROL MOTOR 69 Núcleo caudado Tálamo Subtálamo Sustancia negra parte compacta Sustancia negra parte reticular Segmento interno Segmento externo del globo pálido Putamen Desde la corteza cerebral Desde la corteza cerebral Conexiones aferentes Conexiones de los ganglios basales Conexiones eferentes Al colículo superior Figura 3.15. Ilustraciones que resumen A, la conexión aferente principal, B, la central y C, la eferente de los ganglios basales. (Adaptado de Cote L, Crutcher MD. The basal ganglia. En: Kandel E, Schwartz JH, Jessel TM, eds. Principles of neuroscience. 3rd ed. NY: Elsevier, 1991: 649.) 70 Sección 1 MARCO TEÓRICO con el resto de los elementos del sistema motor. Pero, ¿cuáles son sus diferencias? Primero, las conexiones de sus impulsos son distintas. El cerebelo sólo recibe estímulos de las áreas sensorial y motora de la corteza cerebral. También recibe información somatosensorial directamente de la médula espinal. No obstante, el complejo de los ganglios basales es el lugar final para las vías de toda la corteza cerebral, pero no para la médula espinal (39). Sus reacciones también influyen en partes distintas del sistema motor. El complejo de los ganglios basales envía sus respuestas a las áreas de la corteza prefrontal y premotora, involucradas en el procesamiento motor de nivel superior, mientras que las respuestas del cerebelo vuelven a la corteza motora y también a la médula espinal mediante las vías del tronco encefálico. Esto sugiere que el cerebelo está involucrado más directamente en el control del movimiento en línea (corrección de errores), mientras que la misión de los ganglios basales puede ser más compleja, incluyendo funciones relacionadas con la planificación y control de un comportamiento motor más complejo. Los ganglios basales pueden tener una función en la activación selectiva de algunos movimientos al suprimir otros (39, 40). Las enfermedades de estas estructuras normalmente producen movimientos involuntarios (diskinesia), carencia y lentitud motora y trastornos en el tono muscular y en los reflejos posturales. Los síntomas de la enfermedad del Parkinson incluyen temblor al estar en reposo, un aumento en el tono muscular o rigidez, lentitud en la iniciación del movimiento (akinesia) así como en la ejecución de éste (bradiquinesia). La lesión se localiza en la vía dopaminérgica desde la sustancia negra hasta el striatum. El temblor y la rigidez pueden deberse a una pérdida de las influencias inhibitorias de los ganglios basales. Las características de la enfermedad de Huntington incluyen corea y demencia. Los síntomas parecen ser producidos por una pérdida de las neuronas colinérgicas y de las neuronas de GABA del estriatum (39, 40). Esto concluye nuestra revisión de la base fisiológica del control motor. En este capítulo hemos tratado de exponer los sustratos del movimiento. Esto a implicado una revisión de los sistemas de la percepción y acción y de los procesos cognitivos de nivel superior que tienen una función en su elaboración. Hemos tratado del mostrar la importancia de la naturaleza jerárquica y distributiva de estos sistemas. La presentación de los sistemas perceptivo y de acción en forma separada es de cierta forma desconcertante. En la vida real, a medida que se generan los movimientos para llevar a cabo tareas en los distintos entornos, se borran los límites entre la percepción, acción y cognición. RESUMEN 1. El control del movimiento se logra mediante el esfuerzo cooperativo de diversas estructuras cerebrales, las que se organizan jerárquicamente y en paralelo. 2. Los impulsos sensoriales tienen muchas funciones en el control del movimiento. Ellos (a) actúan como estímulos para el movimiento reflejo organizado en el nivel de la médula espinal del sistema nervioso; (b) alteran las respuestas motoras causadas por la actividad de generadores de patrones en la médula espinal; (c) cambian los comandos originados en los centros superiores del sistema nervioso; y (d) contribuyen a la percepción y al control del movimiento mediante las vías ascendentes en formas mucho más complejas. 3. En el sistema somatosensorial, los husos musculares, los órganos tendinosos de Golgi, los receptores articulares y cutáneos contribuyen al control del reflejo espinal, alteran la respuesta de los generadores de patrón espinales, modifican los comandos descendentes y contribuyen a la percepción y al control motor mediante las vías ascendentes. 4. La Visión (a) nos permite identificar objetos en el espacio y determinar sus movimientos (sensación exteroceptiva) y (b) nos entrega información de dónde está el cuerpo en el espacio, sobre la relación entre las corporales y del movimientos de nuestro cuerpo (propiocepción visual). 5. El sistema vestibular es sensible a dos tipos de información: la posición de la cabeza en el espacio y a los cambios repentinos de la dirección del movimiento cefálico. 6. Cuando la información sensorial asciende a los centros superiores de procesamiento, cada nivel de la jerarquía posee la capacidad de modificar la información proveniente del nivel anterior, permitiendo a los centros superiores perfeccionar (más o menos) la información que ingresa de centros inferiores. 7. La información de los receptores sensoriales es cada vez más procesada a medida que asciende la jerarquía neural, permitiendo la completa interpretación de la información. Esto se realiza al ampliar selectivamente el campo receptivo de cada neurona sucesivamente superior. Capítulo Tres 8. Los sistemas somatosensorial y visual procesan la información entrante para aumentar la sensibilidad de contraste a fin de que podamos identificar y discriminar más fácilmente los diferentes objetos. Esto se efectúa mediante la inhibición lateral, donde la célula estimulada inhibe a la siguiente, aumentando así el contraste entre las regiones estimuladas y no estimuladas del cuerpo o del campo visual. 9. También existen células especiales dentro del SS y de los sistemas visuales que responden mejor a los estímulos motores y son direccionalmente sensibles. 10. En las cortezas de asociación comenzamos a ver la transición de la percepción a la acción. El lóbulo parietal participa en los procesos que implican atención a la posición y manipulación de objetos en el espacio. 11. El sistema de acción incluye áreas del sistema nervioso como la corteza motora, el cerebelo y los ganglios basales. FISIOLOGÍA DEL CONTROL MOTOR 71 12. La corteza motora interactúa con las áreas de procesamiento sensorial de lóbulo parietal y con los ganglios basales y las áreas del cerebelo para identificar hacia dónde queremos movernos, planificar los movimientos y para, finalmente, ejecutar las acciones. 13. El cerebelo parece actuar como un comparador, un sistema que compensa los errores comparando la intención con el desempeño. Además, modifica el tono muscular, participa en la programación de la corteza motora para la ejecución del movimiento, contribuye con la sincronización y con el aprendizaje motor. 14. La función de los ganglios basales se relaciona con la planificación y control de comportamientos motores complejos. Además, puede tener una función en la activación selectiva de algunos movimientos y en la supresión de otros. Capítulo 4 BASE FISIOLÓGICA DEL APRENDIZAJE MOTOR Y RECUPERACIÓN FUNCIONAL Aprendizaje Declarativo Aprendizaje por Procedimiento Aprendizaje Perceptivo Plasticidad y Recuperación Funcional Respuestas Celulares a una Lesión Shock Neuronal Eficiencia Sináptica Hipersensibilidad a la Desnervación Sinapsis Inactiva Sinaptogénesis Regenerativa y Reactiva Aspectos Globales de la Plasticidad Resumen Introducción Definición de Plasticidad Neural Aprendizaje y Memoria Localización del Aprendizaje y Memoria ¿Cómo el Aprendizaje Cambia la Estructura y Función de las Neuronas Cerebrales? Base Psicológica de las Formas de Aprendizaje No Asociativas Habituación Sensibilización Plasticidad Neural y Aprendizaje Asociativo Condicionamiento Clásico Condicionamiento Operativo Esenciales para el análisis sobre la base fisiológica del aprendizaje motor son los elementos relacionados con la fisiología de la memoria. Una pregunta fundamental planteada en este capítulo es: ¿cómo el aprendizaje cambia la estructura y función de las neuronas cerebrales? Otra pregunta de igual preocupación es: ¿qué cambios en la estructura y función de las neuronas subyacen a la recuperación funcional después de una lesión? También exploramos la posibilidad de que la plasticidad fisiológica asociada con la recuperación sea igual o diferente a la implicada en el aprendizaje. En general, las opiniones anteriores han sostenido que la recuperación y el aprendizaje son distintos, sin embargo, estudios fisiológicos sugieren que son similares por el hecho de que muchos de los mismos mecanismos neuronales subyacen a ambos cambios. INTRODUCCIÓN En el capítulo 2 definimos aprendizaje como el proceso de obtener conocimientos sobre el mundo, y aprendizaje motor como el proceso de adquisición y/o modificación del movimiento. También mencionamos que, al igual que el control motor, el aprendizaje motor debe verse como una interacción entre el individuo, la actividad y el medio ambiente. En este capítulo ampliamos nuestro conocimiento sobre la base fisiológica del control motor para incluir al aprendizaje motor. Se demuestra que la fisiología del aprendizaje motor, al igual que la del control motor, se distribuye a través de diversas estructuras cerebrales y niveles de procesamiento, en lugar de estar localizada en una zona del cerebro particular para el aprendizaje. Asimismo, se expone que la base fisiológica de la recuperación funcional es similar a la del aprendizaje, ya que comprende procesos que ocurren en todo el sistema nervioso y no sólo en la región lesionada. Tales procesos tienen muchas propiedades en común con aquellos que ocurren durante el aprendizaje. Este capítulo se enfoca en la base fisiológica del aprendizaje motor y de la recuperación funcional, señalando las diferencias y semejanzas entre estos importantes procesos. El material se agrega a lo presentado en el apartado sobre la base fisiológica del control motor. Debido a que suponemos que el lector tiene una familiaridad básica con los conceptos presentados en el capítulo 3, esas nociones no serán revisadas nuevamente en esta sección. Definición de Plasticidad Neural Definimos plasticidad como la capacidad de manifestar una modificación. En esta obra utilizamos dicho término por su relación con la trasnformación neural. La plasticidad, o posibilidad de cambio neural, puede considerarse como una continuo desde las variaciones funcionales momentáneas a aquellos cambios estructurales duraderos. La plasticidad neural a corto plazo manifiesta cambios en la eficiencia o fuerza de las conexiones sinápticas. En cambio, la plasticidad estructural apunta a variaciones en la organización y número de conexiones entre las neuronas. 72 Capítulo Cuatro FISIOLOGÍA DEL APRENDIZAJE MOTOR Y RECUPERACIÓN FUNCIONAL De forma similar, el aprendizaje puede ser considerado como una evolución de cambios desde el corto al largo plazo en la capacidad de realizar acciones especializadas. La transformación gradual del aprendizaje momentáneo hacia el duradero refleja un avance en el continuo de la posibilidad de cambio neural, ya que paulatinamente, un incremento en la eficiencia sináptica da paso a cambios estructurales, los cuales son el soporte de la modificación del comportamiento a largo plazo. Esta relación se ilustra en la Figura 4.1. Aprendizaje y Memoria El aprendizaje se define como la adquisición de un conocimiento o de una habilidad; la memoria corresponde a la retención y almacenamiento de ese conocimiento o habilidad (1). El primero refleja el proceso mediante el cual obtenemos conocimientos; la memoria es el producto de ese proceso y normalmente se divide en almacenamiento a corto y a largo plazo. La memoria a corto plazo se refiere a la memoria operativa, la cual tiene una capacidad limitada para la información y sólo dura por algunos instantes. Refleja una atención momentánea a algo, como cuando recordamos un número telefónico sólo por el tiempo necesario para marcarlo y después desaparece. La memoria a largo plazo se relaciona estrechamente con el proceso del aprendizaje, también puede considerarse como un continuo. Las etapas iniciales de su formación reflejarían variaciones funcionales en la eficiencia de las sinapsis. Los estados posteriores manifiestan cambios Figura 4.1. Diagrama que ilustra el cambio gradual del aprendizaje momentáneo al duradero reflejado en un avance en el continuo de la posibilidad de cambio neural. Las variaciones a corto plazo, asociadas con un aumento de la eficiencia sináptica, persisten y gradualmente dan paso a cambios estructurales, el soporte del aprendizaje a largo plazo. 73 estructurales en las conexiones sinápticas. Estos recuerdos están menos propensos a alteraciones. Localización del Aprendizaje y Memoria ¿El aprendizaje y la memoria se localizan en una estructura cerebral específica? Parece ser que no. De hecho, el aprendizaje puede ocurrir en todas las áreas del cerebro. El aprendizaje y su almacenamiento, la memoria, parecen implicar tanto el procesamiento jerárquico como aquel en paralelo dentro del SNC. Incluso para actividades de aprendizaje relativamente simples, se emplean múltiples canales paralelos de información. Además, los elementos pueden ser almacenados en muchas zonas cerebrales diferentes. Aparentemente, los mecanismos tras ambos procesos son los mismos sea que el aprendizaje ocurra en circuitos muy simples sea que implique sistemas tan complejos que incorporen muchos aspectos de la jerarquía del SNC. De este modo, los modelos neuronales actuales de la memoria sugieren que se basa en un patrón de cambios de las conexiones sinápticas entre las redes neuronales distribuidas por el cerebro (1). Este capítulo describe el continuo de la plasticidad dentro del sistema nervioso que corresponde al aprendizaje, y en forma específica, al aprendizaje motor. Se exponen los procesos que lo fundamentan, así como aquellos que subyacen a la recuperación funcional. Una vez entendido eso, se proporcionarán los principios de la plasticidad relacionados con el aprendizaje y la recuperación Cambio Neural Cambios en la eficiencia sináptica Cambios constantes Cambios en las conexiones sinápticas Continuo del aprendizaje paralelo Cambios a corto plazo Cambios constantes Cambios a largo plazo 74 Sección I MARCO TEÓRICO funcional. Luego, en capítulos posteriores, dichos principios se aplicarán al marco de la terapia. ¿CÓMO EL APRENDIZAJE CAMBIA LA ESTRUCTURA Y FUNCIÓN DE LAS NEURONAS CEREBRALES? Diversos factores modifican en forma potencial las conexiones sinápticas. Durante el desarrollo, la conectividad sináptica se realiza bajo el control de procesos genéticos y de desarrollo. Estas conexiones se perfeccionan durante varios periodos decisivos del desarrollo por la interacción de los factores ambientales y genéticos. En este capítulo abordamos las modificaciones de las conexiones sinápticas que dependen de la actividad, es decir, la variación sináptica tanto transitoria como a largo plazo, ambas resultado de la experiencia. El aprendizaje altera la capacidad para actuar al cambiar la eficiencia y las conexiones anatómicas de las vías neurales. Analizaremos las modificaciones de las conexiones sinápticas en la célula y en la completa red neuronal. Base Fisiológica de las Formas de Aprendizaje No Asociativas Recordemos que en las formas de aprendizaje no asociativas, la persona asimila las propiedades de un estímulo repetido. La supresión adquirida de una respuesta hacia un estímulo inofensivo es denominada habituación. En cambio, el aumento de una respuesta hacia un estímulo sistemáticamente precedido por un elemento nocivo es llamado sensibilización. Tenga en mente que las formas de aprendizaje no asociativas pueden ser a corto plazo o duraderas. ¿Cuáles son los mecanismos neuronales tras estas formas simples de aprendizaje, y los mismos mecanismos subyacen tanto a los cambios momentáneos como a los duraderos? HABITUACIÓN La habituación fue estudiada inicialmente por Sherrington, quien descubrió que el reflejo flexor se habituaba a la repetición de un estímulo. Investigaciones más actuales que han analizado este proceso en redes neuronales relativamente simples de animales invertebrados han demostrado que se relaciona con una disminución de la actividad sináptica entre las neuronas sensoriales y sus conexiones hacia interneuronas y neuronas motoras (2, 3). Durante la habituación, ocurre una reducción en la amplitud de los potenciales sinápticos (una disminución del potencial excitatorio postsináptico [PEPS]) producida por la neurona sensorial en la interneurona y la neurona motora. Este cambio momentáneo se ilustra en la Figura 4.2A. Durante las etapas iniciales del aprendizaje, el tamaño reducido del PEPS puede durar por sólo algunos minutos. Con la presentación continua del estímulo, se producen cambios persistentes en la eficiencia sináptica, lo cual corresponde a la memoria a largo plazo de la habituación. Durante el transcurso del aprendizaje, la exposición continua a un estímulo origina cambios estructurales en las mismas células sensoriales. Estas variaciones incluyen una disminución en el número de conexiones sinápticas entre las neuronas sensoriales y las interneuronas y neuronas motoras, la cual se muestra en forma esquemática en la Figura 4.2B. Además, se reduce el número de zonas transmisoras activas dentro de las conexiones existentes. Como resultado de estos cambios estructurales, la habituación permanece por semanas y meses, correspondiendo a la memoria a largo plazo de la habituación. Así, este proceso no necesita neuronas de almacenamiento de memoria específicas que se encuentren en lugares particulares del SNC. Más bien, la memoria (la retención de la habituación) es el resultado de un cambio en aquellas neuronas que son componentes normales de la vía de respuesta. ¿Cómo se aplica esta investigación a las estrategias de tratamiento utilizadas por los terapeutas en la clínica? Como lo mencionamos anteriormente, se realizan ejercicios de habituación con aquellos pacientes que padecen de ciertos tipos de trastornos en el oído, los cuales producen vértigo cuando mueven la cabeza en formas determinadas (4). Cuando los pacientes comienzan el tratamiento, pueden experimentar una caída inicial en la intensidad de sus síntomas durante el transcurso de una sesión de ejercicios. Pero al día siguiente, el vértigo reaparece al mismo nivel. Gradualmente, después de días y semanas de practicar los ejercicios, la persona comienza a ver que la disminución del vértigo continúa con las sesiones (4). Los estudios de Kandel proponen que, en un principio, con el ejercicio se produce una reducción temporal de la eficiencia sináptica de ciertas neuronas vestibulares y de sus conexiones, debido a la disminución del tamaño del PEPS. Con el ejercicio constante, dichos cambios se vuelven más constantes. Además, ocurren variaciones estructurales, incluyendo una reducción en el número de sinapsis de Capítulo Cuatro FISIOLOGÍA DEL APRENDIZAJE MOTOR Y RECUPERACIÓN FUNCIONAL 75 Habituación a largo plazo Habituación a corto plazo Amplitud de PEPS en sinapsis A B C Control Control Conexiones reducidas Conexiones aumentadas Figura 4.2. Las modificaciones neuronales bajo el aprendizaje no asociativo a corto y largo plazo. A, La habituación a corto plazo es resultado de la disminución de la amplitud del PEPS en la sinapsis entre la neurona sensorial y motora. B, La habituación a largo plazo produce una disminución en el número de conexiones. C, La sensibilización a largo plazo origina un aumento de en número de conexiones. (Adaptado de Kandel ER. Cellular mechanisms of learning and the biological basis of individuality. En: Kandel ER, Schwartz JH, Jessell TM, eds. Principles of neuroscience. 3rd ed. New York: Elsevier, 1991: 1009-1031.) las neuronas vestibulares hacia las interneuronas. Con la llegada de los cambios estructurales, continúa la disminución del vértigo en respuesta a los movimientos repetidos de la cabeza, permitiéndole al paciente suspender la práctica sin volver a experimentar los síntomas. Es posible que si los ejercicios son interrumpidos muy pronto, antes de que se hayan producido los cambios estructurales en las conexiones sensoriales, el vértigo reaparecerá por una pérdida de la habituación. SENSIBILIZACIÓN Como lo señalamos en el Capítulo 2, la sensibilización es causada por un fortalecimiento de las respuestas a estímulos potencialmente perjudiciales. También puede ser a corto y largo plazo y puede afectar exactamente al conjunto de sinapsis que presentan una habituación. No obstante, los mecanismos involucrados en la sensibilización son un poco más complejos que los de la habituación. Una forma en que puede producirse es prolongando el potencial de acción mediante cambios en la conductividad del potasio. Esto permite que se liberen más transmisores desde los terminales, lo que origina un aumento del PEPS, lo cual también parece mejorar la movilización del transmisor, haciendo más fácil su liberación (2). La sensibilización, al igual que la habituación, puede ser a corto o largo plazo. Los mecanismos para la memoria a largo plazo comprenden las mismas células que la de corto plazo, pero ahora se aprecian cambios estructurales en tales células (3, 5). Kandel (6) demostró que en los invertebrados la sensibilización a corto plazo produce cambios en estructuras proteicas preexistentes, mientras que la de largo plazo implica la síntesis de proteínas nuevas en la sinapsis. Dicho resultado significa que la sensibilización a largo plazo ocasiona cambios influidos genéticamente. Esta influencia genética también origina el crecimiento de nuevas conexiones sinápticas, como se indica en la Figura 4.2C. Se descubrió que los animales que presentaron sensibilización a largo plazo tenían el doble de terminales sinápticas que los no entrenados, un incremento de las dendritas en las células postsinápticas y un aumento en el número de zonas activas en las terminales sinápticas, de 40 al 65% (7). En resumen, la investigación de la habituación y sensibilización sugiere que las memorias a corto y largo plazo no pertenecerían a categorías separadas, sino que podrían ser parte de una única función de memoria gradual. Con la sensibilización, así como con la habituación, ambas memorias implican cambios en las mismas sinapsis. Mientras que las 76 Sección I MARCO TEÓRICO alteraciones a corto plazo reflejan variaciones relativamente temporales en la eficiencia sináptica, los cambios estructurales son el distintivo de la memoria a largo plazo (2). Plasticidad Neural y Aprendizaje Asociativo Recordemos que durante el aprendizaje asociativo una persona aprende a predecir relaciones, sean de un estímulo con otro (condicionamiento clásico), o entre un comportamiento con una consecuencia (condicionamiento operativo). Mediante el aprendizaje asociativo aprendemos a formar relaciones fundamentales que nos ayudan a adaptar nuestras acciones al medio ambiente. Los científicos, al examinar la base fisiológica del aprendizaje asociativo, han descubierto que puede ocurrir a través de cambios simples en la eficiencia sináptica sin necesitar complejas redes de aprendizaje. Este aprendizaje, a corto o largo plazo, utiliza procesos celulares comunes. Al comienzo, cuando dos neuronas realizan sus descargas al mismo tiempo (o sea, en asociación), existe una modificación de las proteínas existentes en su interior que produce un cambio en la eficiencia sináptica. La asociación a largo plazo da como resultado la síntesis de nuevas proteínas y la subsiguiente formación de nuevas conexiones sinápticas entre las neuronas. CONDICIONAMIENTO CLÁSICO Durante el condicionamiento clásico, un estímulo débil al principio (el estímulo condicionado) se vuelve altamente efectivo en producir una respuesta cuando se le asocia con uno más fuerte (el estímulo no condicionado). Es parecido a la sensibilización, aunque más complejo. De hecho, puede considerarse que el condicionamiento clásico es simplemente una extensión de los procesos implicados en la sensibilización. Recuerde que en el condicionamiento clásico, la sincronización es trascendental. Cuando los estímulos condicionado y no condicionado convergen en la misma neurona, se realiza la facilitación si el estímulo condicionado produce potenciales de acción en la neurona justo antes de la llegada del estímulo no condicionado. Esto se debe a que los potenciales de acción permiten que el Ca+ entre en la neurona presináptica para luego ser el encargado de activar los transmisores moduladores especiales envueltos en el condicionamiento clásico. Si la actividad ocurre después del estímulo no condicionado, el Ca+ no se libera en el momento preciso y el estímulo no tiene efecto (2, 8). CONDICIONAMIENTO OPERATIVO Aunque el condicionamiento operativo y el clásico pueden parecer dos procesos diferentes, en realidad, las leyes que rigen ambos procesos son similares, lo que indica que serían controlados por los mismos mecanismos neurales. En cada tipo de condicionamiento, el aprendizaje implica el desarrollo de relaciones predictivas. En el condicionamiento clásico, un específico particular supone una respuesta particular. En el operativo, aprendemos a adivinar el resultado de comportamientos específicos. Sin embargo, los mismos mecanismos celulares que fundamentan el condicionamiento clásico también son responsables del condicionamiento operativo. APRENDIZAJE DECLARATIVO Recuerde que el aprendizaje asociativo también puede analizarse según el tipo de conocimiento adquirido. El aprendizaje por procedimiento se aplica al aprendizaje de acciones que pueden realizarse automáticamente, o sea, sin atención o pensamiento consciente. En cambio, el aprendizaje declarativo requiere procesos reflexivos como conciencia y atención y genera conocimientos que pueden expresarse de forma conciente. El aprendizaje por procedimiento se expresa mediante un desempeño mejorado de la actividad aprendida, mientras que el declarativo puede mostrarse en formas distintas a la aprendida. En concordancia con los dos tipos de aprendizaje asociativo descritos, los científicos piensan que los circuitos involucrados en el almacenamiento de ambos tipos de aprendizaje son diferentes. La memoria por procedimiento afecta principalmente circuitos del cerebelo, mientras que la declarativa involucra circuitos del lóbulo temporal (1). Wilder Penfield, un neurocirujano, fue uno de los primeros investigadores en comprender la importante tarea de los lóbulos temporales en el funcionamiento de la memoria. Mientras realizaba cirugías en el lóbulo temporal de pacientes con epilepsia, estimuló sus los lóbulos temporales cuando estaban conscientes, a fin de determinar la ubicación del tejido afectado y del normal. Ellos experimentaron recuerdos pasados como si sucedieran nuevamente. Por ejemplo, una persona escuchó la música de un evento ocurrido hace mucho Capítulo Cuatro FISIOLOGÍA DEL APRENDIZAJE MOTOR Y RECUPERACIÓN FUNCIONAL tiempo, percibió la situación y sintió las emociones que rodearon el canto de esa música, además, todo ocurría en tiempo real (9). En los humanos, las lesiones en el lóbulo temporal de la corteza y en el hipocampo pueden interferir con el establecimiento de la memoria declarativa. Algunos pacientes han sido analizados después de la extracción del hipocampo y de áreas del lóbulo temporal por epilepsia. Después de la cirugía, los pacientes ya no pudieron adquirir recuerdos declarativos a largo plazo, auque conservaban experiencias pasadas. Su memoria a corto plazo era normal, pero si distraían su atención de un elemento reservado en dicha memoria, lo olvidaban completamente. No obstante, el aprendizaje de habilidades no se vio afectado. Con frecuencia aprendían una actividad compleja pero eran incapaces de recordar los procedimientos que componían el ejercicio o los eventos que rodeaban su aprendizaje (10). Este trabajo sugiere que el lóbulo temporal y el hipocampo pueden ser importantes para el establecimiento de la memoria, pero no son parte del área de almacenamiento de los recuerdos. 77 El hipocampo, una estructura subcortical, y parte del circuito del lóbulo temporal, es esencial para el aprendizaje declarativo. Los estudios han encontrado indicios de cambios estructurales en sus neuronas parecidos a los hallados en circuitos neurales de animales más simples después de un aprendizaje. Los investigadores han demostrado que las vías del hipocampo poseen una facilitación denominada potenciación a largo plazo (PLP), la cual es similar a los mecanismos que causan la sensibilización (2, 11). Por ejemplo, en una región del hipocampo, la PLP ocurre cuando llegan un estímulo débil y uno excitatorio a la misma región de la dendrita de una neurona. El estímulo débil aumentará si se activa en asociación con el fuerte. Este proceso se muestra en la Figura 4.3. La PLP parece necesitar la descarga simultánea de las células pre y postsinápticas. Después de que esto sucede, la PLP se mantiene mediante un aumento de la liberación del transmisor presináptico. Se ha descubierto potenciación a largo plazo en diversas zonas cerebrales, además del hipocampo, y se ha demostrado que está implicada en la memoria Potenciación a largo plazo Antes de la asociación Estímulo débil Débil PEPS débil PEPS fuerte Estímulo fuerte Fuerte A Después de la asociación Estímulo débil Estímulo fuerte B PEPS aumentado en el estímulo débil al conectarlo con el fuerte Figura 4.3. Esquema de la base celular de la potenciación a largo plazo. A, Antes de la conexión con un estímulo fuerte, el estímulo débil sólo produce un leve PEPS. B, Después de la asociación, se produce un aumento de PEPS por la conexión del estímulo débil con el fuerte. (Adaptado de Kandel ER. Cellular mechanisms of learning and the biological basis of individuality. En: Kandel ER, Schwartz JH, Jessel TM, eds. Principles of neuroscience. 3rd ed. New York: Elsevier, 1991: 1009-1031.) 78 Sección I MARCO TEÓRICO circuito celular único es perfecto para la modificación de respuestas motoras a largo plazo. Recordará que el cerebelo posee dos tipos de fibras de estimulación, las fibras trepadoras y las fibras musgosas, y un tipo de fibras de respuesta, las células de Purkinje. Generalmente, los estímulos de las fibras trepadoras comunican errores a las células de Purkinje y son importantes para la corrección del movimiento en curso. En cambio, los estímulos de las fibras musgosas proporcionan información cinestésica sobre el movimiento, fundamental para el control. La Figura 4.4 explora la relación de estas fibras. Se ha descubierto que los estímulos de las fibras trepadoras que notifican errores a las células de Purkinje pueden aumentar o disminuir la fuerza de las sinapsis de las fibras musgosas hacia las mismas células de Purkinje. Esto produce un cambio a largo plazo en la respuesta de dichas células, lo cual contribuye al aprendizaje motor. Gilbert y Thach (13) analizaron la función del cerebelo en el aprendizaje motor durante experimentos en los cuales entrenaban monos para que devolvieran una manilla a una posición central espacial (2). Por ejemplo, Morris et al. (12) realizó el siguiente experimento, ratas nadaban por un laberinto de agua para encontrar una plataforma bajo el líquido, el cual fue opacado a fin de impedir el uso de la visión para encontrar el objetivo. Las ratas eran liberadas en diferentes partes del laberinto y se les exigía que utilizaran señales especiales relacionadas con la posición de las paredes para encontrar la meta. También realizaban una actividad no espacial en la cual la plataforma estaba sobre el agua y el roedor podía emplear simplemente las señales visuales para nadar hacia el objeto. Estos experimentos demostraron que el bloqueo de receptores específicos de las neuronas del hipocampo hacía que las ratas no aprendieran el modelo espacial de la actividad. Esto sugieren que ciertas neuronas de dicho órgano están involucradas en el aprendizaje espacial mediante la PLP. APRENDIZAJE POR PROCEDIMIENTO El aprendizaje por procedimiento parece conectarse con el cerebelo, se ha demostrado que su Célula en cesta Célula estrellada Neurona de Purkinje Capa molecular Corteza Capa de Purkinje Células de Golgi Célula granular Capa granular Fibras trepadoras Inhibición Núcleos intracerebelar y vestibular Excitación Estímulo de la oliva inferior Respuesta Estímulo Médula espinal, núcleo cuneiforme externo, Núcleo reticular, núcleo pontino Figura 4.4. Diagrama del cerebelo que ilustra la relación entre los estímulos de las fibras musgosas y trepadoras, esenciales para el aprendizaje. Capítulo Cuatro FISIOLOGÍA DEL APRENDIZAJE MOTOR Y RECUPERACIÓN FUNCIONAL cuando ésta se movía a la izquierda o derecha. Durante las sesiones, monitorearon la actividad de las neuronas de Purkinje en el área braquial del lóbulo anterior del cerebelo. Una vez que se aprendía el ejercicio y se realizaba repetidamente en las mismas condiciones, el movimiento del brazo era acompañado por cambios predecibles principalmente en los estímulos de las fibras musgosas que informan la cinestesia del movimiento, junto con un estímulo ocasional de las fibras trepadoras. Luego se modificó la actividad, haciendo que el mono empleara más fuerza para que la manilla volviera a su posición original. Al principio el animal no pudo realizar la acción en un movimiento simple. Pero gradualmente, aprendió a responder en forma correcta. En los primeros intentos del nuevo ejercicio, se produjo un repentino incremento en la actividad de las fibras trepadoras, que indicaban error. Este incremento en la actividad de las fibras trepadoras se asoció con una reducción en la eficiencia de las conexiones de las fibras musgosas con las células de Purkinje. Luego, se asoció la reducción de las respuestas de estas últimas con un aumento en la generación de fuerza, lo que ahora permitió que el mono completara la acción satisfactoriamente. De este modo, parece ser que los cambios en la eficiencia sináptica entre estas neuronas del cerebelo son un factor importante en la modificación de los movimientos con el aprendizaje por procedimiento. Este tipo de aprendizaje cerebeloso también puede ocurrir en el circuito del reflejo vestíbuloocular, el cual incluye vías del cerebelo. Este reflejo mantiene los ojos fijos en un objeto cuando la cabeza se mueve. En experimentos en que humanos usaron lentes con un prisma que invertían la imagen para el ojo, el reflejo vestíbulo-ocular era transformado con el tiempo. Esta modificación no ocurría con lesiones en el cerebelo (14). APRENDIZAJE PERCEPTIVO El aprendizaje perceptivo, o la formación de recuerdos sensoriales, es en realidad un tipo de aprendizaje no asociativo (1), es más complejo que la habituación o la sensibilización, por lo que se presenta separadamente. ¿Cómo se produce realmente el aprendizaje perceptivo? Por ejemplo, cuando a alguien se le presenta un nuevo ejercicio por primera vez, y luego ve a alguien realizándolo, con frecuencia es capaz de recordar su esencia después de sólo una demostración. Una hipótesis es que, en el proceso de observar una situación nueva, el cerebro almacena 79 una representación codificada de ella en la corteza visual y reconocemos ese estímulo cuando esta representación visual se reactiva por la misma escena en un momento posterior. Los experimentos con monos de Mishkin et al. (15) apoyan esta hipótesis e indican que estas representaciones codificadas de estímulos visuales se almacenan en las áreas de asociación sensorial de nivel superior de la corteza visual. ¿Cómo se guarda esta representación? Cuando vemos una situación única, este nuevo conjunto de estímulos visuales es codificado por circuitos neuronales paralelos de la corteza visual, que registran el tamaño, color, textura y forma. Estos circuitos se ubican en lugares como las áreas de Brodmann, la 18, 20, 21 y 37 de la corteza visual superior. Estas vías paralelas se reúnen en un único conjunto de neuronas de la corteza temporal inferior y, a su vez, estimulan un circuito resonante que incluye neuronas de la vía corteza-limbicotálamo-corteza (incluyendo neuronas de la amígdala, hipocampo, tálamo, las que retornan a la corteza visual). Este circuito actúa como un mecanismo de repetición automático que fortalece las conexiones que fueron parte de la primera activación del circuito. Posteriormente, cuando las neuronas se reactivan, la vía puede ser considerada como la representación almacenada de la situación. Este recuerdo visual también interactuará con otras nociones que fueron determinadas al mismo tiempo, como los recuerdos sensoriales, emocionales, espaciales y motores. Así, la primera vía puede despertar a las otras o ser despertada por ellas mediante las conexiones recíprocas entre las diferentes partes de la corteza. PLASTICIDAD Y RECUPERACIÓN FUNCIONAL A principios de este siglo, los experimentos realizados por Ramon y Cajal sugirieron que no era posible el crecimiento de las neuronas del SNC en los mamíferos adultos. Esto conllevó a una perspectiva del SNC que lo veía como una estructura estática con conexiones rígidas e inalterables (16). Esta opinión permaneció hasta fines de la década de 1960 y 1970, cuando los investigadores comenzaron a descubrir el crecimiento y la reorganización de las neuronas en el SNC adulto después de una lesión. Gran parte de estos primeros trabajos demostraron que las células que perdían su estimulación normal como consecuencia de una lesión podían recibir nuevas conexiones (17). Estos primeros estudios han contribuido a perspectivas más actuales del SNC que 80 Sección I MARCO TEÓRICO Degeneración transneuronal ortógrada Lesión Lesión Degeneración retrógrada Degeneración transneuronal retrógrada Normal Trastorno inicial Trastorno secundario Figura 4.5. Esquema que ilustra el trastorno neuronal secundario que se produce como parte de la cascada de eventos después de una lesión neural. A, Función neuronal normal. B, Interrupción de las proyecciones axonales del área dañada. C, Trastorno neuronal secundario lo consideran como una estructura capaz de cambios dinámicos en las vías paralelas de todos los sitios de distribución. Investigaciones posteriores que han analizado la modificación de los circuitos neuronales después de una lesión han demostrado que el SNC posee sorprendentes capacidades para la reorganización y que este proceso tiene consecuencias funcionales. (17). ¿Cuánto puede reorganizarse en SNC después de una lesión? ¿ Estos procesos pueden manipularse para facilitar la reorganización del SNC? Estas y otras preguntas son de gran importancia para los científicos y médicos que participan en la rehabilitación de pacientes con daños cerebrales. Una lesión en el SNC puede afectar la función neuronal por un daño directo a las mismas neuronas. Además, los trastornos de la función neuronal pueden ser el resultado de efectos indirectos de lesiones que perjudican el flujo sanguíneo del cerebro, el control del líquido cefalorraquídeo o el metabolismo cerebral. Como se expone en la Figura 4.5, ya sea que el traumatismo se produzca mediante un mecanismo directo o indirecto, el efecto sobre la función neuronal puede implicar (a) la interrupción de las proyecciones axonales de las áreas afectadas (Fig. 4.5B); (b) una desnervación de la población neuronal inervada por las neuronas dañadas (Fig. 4.5C); y (c) la supresión completa de algunas neuronas (Fig. 4.5C) (17). Aparte de la destrucción de las neuronas dañadas en el lugar de la lesión, las consecuencias de la pérdida sináptica de estas neuronas produce una degeneración en cascada en las vías neuronales, lo que, con el tiempo, aumenta el alcance del trastorno neuronal (17). Respuestas Celulares a una Lesión La siguiente sección revisa algunos de los eventos que ocurren dentro del sistema nervioso después de una lesión. Estos sucesos pueden contribuir o limitar la recuperación funcional. SHOCK NEURONAL Uno de los primeros acontecimientos después de una lesión en el sistema nervioso es el shock neuronal o diasquisis (18, 19), el cual implica la pérdida momentánea de la función de las vías neuronales a una cierta distancia de la lesión. Tal situación podría surgir por la pérdida de la activación neuronal normal de las áreas sanas. Si éstas últimas se recuperan, hasta cierto punto, de la falta de estímulos del área dañada, se reducirán los síntomas causados por el trastorno del estímulo. EFICIENCIA SINÁPTICA Las neuronas directamente afectadas por la lesión evidencian una pérdida de la eficiencia sináptica. Craik (19) señala que un edema en la zona Capítulo Cuatro FISIOLOGÍA DEL APRENDIZAJE MOTOR Y RECUPERACIÓN FUNCIONAL de la lesión puede producir una compresión de los axones y un bloqueo fisiológico de la conducción neuronal. La reducción del edema restauraría una porción de la pérdida funcional. Este proceso se ilustra en la Figura 4.6. HIPERSENSIBILIDAD A LA DESNERVACIÓN La hipersensibilidad a la desnervación puede ocurrir cuando las neuronas presentan una pérdida del estímulo procedente de otra región cerebral. En este caso, la membrana postsináptica de una neurona se vuelve hiperactiva a la liberación de una sustancia transmisora. Por ejemplo, la enfermedad de Parkinson ocasiona una pérdida de las neuronas productoras de dopamina en la sustancia negra de los ganglios basales. En respuesta a esta desnervación producida por la enfermedad, las células postsinápticas finales del striatum se vuelven muy sensibles a la dopamina liberada por las neuronas restantes de la sustancia negra. 81 SINAPTOGÉNESIS REGENERATIVA Y REACTIVA La sinaptogénesis regenerativa ocurre cuando los axones lesionados comienzan a producir brotes. La sinaptogénesis reactiva, o los brotes colaterales, puede presentarse cuando los axones normales vecinos se extienden para inervar sitios sinápticos previamente activados por el axón dañado. En la Figura 4.7 se ilustran ejemplos de sinaptogénesis regenerativa y reactiva (18, 19). Ramificaciones regenerativas SINAPSIS INACTIVA Durante la recuperación funcional, también se produce una incorporación de las sinapsis inactivas. Esto sugiere que las sinapsis estructurales están presentes en diversas áreas del cerebro que pueden no estar normalmente en funcionamiento por la competencia en las vías neuronales. No obstante, factores experimentales o lesiones pueden ocasionar su activación al liberarlas de estos efectos previos. Ramificación colateral Lesión Edema Shock neuronal Eficiencia sináptica reanudada Figura 4.6. Diagrama de la recuperación de la eficiencia sináptica por la solución del edema, lo que permite que continúe la conducción nerviosa. (Adaptado de Craik RL. Recovery processes: maximizing function. En: Contemporary management of motor control problems. Proceedings of the II Step Conference. Alexandria, VA: APTA, 1992: 165-173.) Figura 4.7. Ejemplos de sinaptogénesis regenerativa y reactiva en neuronas relacionadas después de una lesión. (Adaptado de Held JM. Recovery of function after brain damage: theoretical implications for therapeutic intervention. En: Carr JH, Shepherd RB, Gordon F, et al., eds. Movement sciences: foundations for physical therapy in rehabilitation. Rockville, MD: Aspen Systems, 1987: 155-177.) 82 Sección I MARCO TEÓRICO Aspectos Globales de la Plasticidad Con el entendimiento de algunas de las respuestas neuronales hacia una lesión, podemos preguntarnos cómo contribuye a los aspectos más globales de la plasticidad dentro del sistema nervioso. Por ejemplo, ¿qué tan modificables son los mapas sensoriales-motores de nuestro cerebro? La investigación sobre el desarrollo del sistema visual ha demostrado que la corteza visual es altamente modificable por la experiencia durante ciertos periodos esenciales poco después del nacimiento. ¿ También es posible esa capacidad de modificación en otros sistemas sensoriales y motores, y es posible cambiar estos sistemas en adultos así como al principio del proceso de desarrollo? La respuesta a estas preguntas es ¡SÍ! En el Capítulo 3, hablamos sobre las áreas primarias de la corteza somatosensorial 1, 2, 3a y 3b, las cuales poseen, cada una por separado, un mapa sensorial del cuerpo. Los estudios (20) han de mostrado que estos mapas de la corteza somatosensorial varían de persona en persona según a la experiencia previa. ¿Qué han aprendido los investigadores sobre la forma en que estos mapas cambian durante la recuperación funcional? Cuando se corta el nervio mediano, que inerva las regiones cutáneas de la mano de un mono, puede esperarse que las partes de la corteza somatosensorial correspondientes se vuelvan inactivas, ya que no habría un estímulo que ingresara en ellas. Pero cuando se realizaron experimentos para evaluar el mapa de la corteza después de una cirugía, se descubrió que los mapas vecinos habían expandido sus campos receptivos para cubrir gran parte de la región desnervada. Estos reemplazos aumentaron aún más en las semanas posteriores a la desnervación (21, 22) Otra investigación efectuada por Mortimer Mishkin y sus colegas (23) demostró que el área II de la corteza somatosensorial (SII) también es muy modificable. Estos científicos retiraron todos los estímulos desde la representación de la mano que ingresaba a la SII y notaron que, al principio, el área no generaba respuestas. Sin embargo, después de 2 meses, el área pasó a ser receptiva nuevamente y fue ocupada por los estímulos del pie. Esta reorganización afectó a más de la mitad de la representación de la SII. Estudios adicionales (20) han indicado que los mapas somatotópicos de animales normales presentan amplias diferencias entre los individuos. Pero, ¿cómo sabemos si estas diferencias se deben a diversidades heredadas genéticamente o a la experiencia? Para determinar esto, Merzenich y sus colegas (24) realizaron un experimento en el cual monos podían alcanzar la comida empleando una estrategia que sólo incluía el uso de los dedos cordiales. Después de una experiencia considerable en la actividad, su mapa cortical presentó un área correspondiente al dedo cordial significativamente más grande de lo normal. Esta reorganización en la corteza somatosensorial, resultado del entrenamiento, se ilustra en la Figura 4.8. También se ha señalado que estos cambios ocurren en otros niveles del sistema nervioso aparte de la corteza cerebral. Los núcleos de la columna dorsal, la primera articulación sináptica dentro del sistema somatosensorial, también presentan una reorganización después de lesiones periféricas (25). ¿Qué mecanismos contribuyen a los cambios en los campos receptivos como resultado de lesiones o aprendizaje? Los mecanismos envueltos parecen ser muy parecidos a aquellos que hemos analizado anteriormente en relación con el aprendizaje Normal Antes de la estimulación diferencial Estimulación Después de la estimulación diferencial Figura 4.8. El entrenamiento produce un aumento de la representación cortical (Adaptado de Jenkins WM, Merzenich MM, Och MT, Allard T, Guic-Robles E. Functional reorganization of primary somatosensory cortex in adult owl monkeys after behaviorally controlled tactile stimulation. J Neurophysiol 1990; 63: 82-104.) Capítulo Cuatro FISIOLOGÍA DEL APRENDIZAJE MOTOR Y RECUPERACIÓN FUNCIONAL asociativo. En otros experimentos con monos, Merzenich y sus colegas conectaron dos dedos de un animal, a fin de que éstos siempre sean usados juntos en las actividades (26). Esto significa que los estímulos provenientes de las dos áreas estarían altamente correlacionados en la corteza, lo cual cambió el trazado del área 3b de la corteza somatosensorial, eliminando los límites definidos entre los mapas de ambos dedos. Así, los márgenes normales definidos entre las diferentes partes del cuerpo en nuestros mapas sensoriales y motores pueden depender enormemente de la actividad en esas áreas. ¿Qué nos dicen estos resultados? Sugieren que tenemos múltiples vías que inervan cualquier parte de la corteza sensorial o motora, pero sólo la vía dominante presenta actividad funcional. Sin embargo, cuando se lesiona una vía, la menos dominante puede desarrollar inmediatamente conexiones funcionales. Esto nos lleva a la conclusión que los mapas corticales son muy dinámicos. Incluso en los adultos parece haber una competencia por las conexiones sinápticas que depende del uso de las neuronas. Por lo cual, cuando un área se vuelve inactiva, una contigua puede hacerse cargo de sus objetivos y ponerlos en funcionamiento. Estos experimentos también indican que nuestros mapas sensoriales y motores en la corteza están en constante cambio según la proporción a la cual son activados por los estímulos periféricos. Debido a que cada uno de nosotros ha crecido en una entorno distinto y ha practicado formas diversas de habilidades motoras, los mapas de cada cerebro son únicos y cambian constantemente por estas acciones. ¿Cómo podemos aplicar esta información a la terapia? Primero, significa que donde sea que un paciente sufra una lesión neural, los mapas corticales mostrarán (a) una reorganización inmediata, debida a la activación de las conexiones sinápticas, que antes no eran funcionales, por las áreas vecinas y (b) un cambio a largo plazo, en el cual los estímulos vecinos de las áreas se hacen cargo de las partes del mapa que antes estaban ocupadas por células dañadas o destruidas. Segundo, nos dice que la experiencia es muy importante en la formación de los mapas corticales. De esta forma, si dejamos a los pacientes sin un 83 entrenamiento de rehabilitación por muchas semanas o meses, sus cerebros manifestarán cambios en la organización, reflejo del desuso, lo cual será muy perjudicial para ellos. Sin embargo, la buena noticia es que el entrenamiento parece marcar la diferencia sin importar cuándo sea realizado, ya que el cerebro continúa siendo modificable por toda la vida. RESUMEN La investigación sobre la base neurofisiológica del aprendizaje, memoria y recuperación funcional tratada en este capítulo sugiere los siguientes principios fundamentales: 1. El cerebro es increíblemente modificable y posee una gran capacidad de cambio; esto no sólo incluye el cerebro inmaduro sino que también el cerebro adulto desarrollado. 2. La forma más importante en que el entorno cambia el comportamiento humano es mediante el aprendizaje. 3. Los cambios estructurales del SNC se producen por la interacción entre factores genéticos y de la experiencia. 4. Un factor clave en la experiencia es el concepto de competencia activa, y esta puede ser resumida en la frase “debes trabajar para ganar”, o en este caso, para obtener nuevas conexiones sinápticas. Este concepto se puede aplicar tanto a los circuitos simples como a las complejas vías neurales. 5. La investigación sugiere que las memorias a corto y a largo plazo pueden no pertenecer a categorías diferentes, sino que serían parte de un única función graduada de la memoria. 6. Los cambios a corto plazo reflejan cambios relativamente temporales en la eficiencia sináptica; las variaciones estructurales son el sello de la memoria a largo plazo. 7. Los científicos creen que los circuitos envueltos en el almacenamiento del aprendizaje por procedimiento y declarativo son distintos, el primero implica circuitos cerebelosos mientras que el segundo, circuitos del lóbulo temporal. Capítulo 5 MARCO CONCEPTUAL PARA LA PRÁCTICA MÉDICA Control Motor Anormal Recuperación Funcional y Readquisición de Habilidades Marco Conceptual Orientado a la Actividad para la Intervención Médica Evaluación Evaluación Funcional Basada en el Desempeño Taxonomía General de las Actividades Motoras Limitaciones de las Pruebas Funcionales Evaluación de la Estrategia Limitaciones Evaluación de la Deficiencia Integración de la Comprobación de una Hipótesis en la Evaluación Transición de la Evaluación al Tratamiento Interpretación de los Datos de la Evaluación Establecimiento de los Objetivos del Tratamiento Objetivos a Largo Plazo Objetivos a Corto Plazo Implicancias Médicas: Tratamiento Estrategias de Reentrenamiento: Recuperación y Compensación Resumen Introducción Marco Conceptual para la Intervención Médica Proceso de Toma de Decisiones Médicas Práctica Médica Orientada por la Hipótesis Modelos de Discapacidad Modelo de la OMS Modelo de Nagi Modelo de Schenkman Implicancias Médicas Teorías del Control Motor Desarrollo Paralelo de la Práctica Médica y de la Teoría Científica Rehabilitación Neurológica: Métodos de Neurofacilitación Basados en el Reflejo Suposiciones Control Motor Normal Control Motor Anormal Recuperación Funcional y Readquisición de Habilidades Implicancias Médicas Limitaciones Prácticas Cambiantes Método Orientado a la Actividad Basado en los Sistemas Suposiciones Control Motor Normal evaluación y el tratamiento dentro de un plan coherente e integral. Proporciona una pauta a seguir durante el proceso de intervención médica. Las prácticas relacionadas con la reeducación de pacientes con problemas motores están cambiando por una variedad de factores, los que incluyen nuevas perspectivas sobre la base fisiológica del control motor. A medida que evolucionan nuevos modelos, los procedimientos clínicos se modifican para reflejar los conceptos vigentes sobre la forma en que el cerebro controla el movimiento. Así, un marco conceptual para estructurar la práctica médica es dinámico, varía en respuesta a las nuevas teorías científicas. El propósito de este capítulo es triple: (a) considerar los elementos que contribuyen a un marco completo para la práctica médica; (b) discutir el aspecto versátil de esta práctica y su relación con las teorías sobre el control motor; y (c) describir un marco conceptual para el reentrenamiento de INTRODUCCIÓN Los médicos responsables de reentrenar el movimiento en pacientes con deficiencias neurológicas deben tomar un abrumador número de decisiones. ¿Cuál es la forma más apropiada de evaluar a mi paciente? ¿Cuánto tiempo debo usar en la documentación de la capacidad funcional y en la evaluación de los problemas que producen la disfunción? ¿Qué criterios debo usar para decidir cuáles son los problemas prioritarios? ¿Cómo puedo establecer objetivos realistas y significativos? ¿Qué debo tratar? ¿Cuál es el mejor método de tratamiento y la manera más efectiva de estructurar las sesiones de terapia? ¿Cuáles son los resultados más apropiados para evaluar los efectos de mi tratamiento? Estas preguntas reflejan la necesidad crítica de un marco conceptual para la práctica médica, es decir, de una estructura lógica que le ayude al médico a organizar los procedimientos relacionados con la 84 Capítulo Cinco pacientes con trastornos motores, al que llamamos enfoque orientado a la actividad. Se utiliza dicho método en capítulos posteriores puesto que constituye la base para reeducar la postura, movilidad y control de las extremidades superiores en pacientes con deficiencias neurológicas (1). MARCO CONCEPTUAL PARA LA INTERVENCIÓN MÉDICA Nuevamente, un marco conceptual proporciona una estructura para la intervención médica. Orienta al terapeuta a través del proceso de intervención, unificando los procedimientos relacionados con la evaluación y el tratamiento. Proponemos que existen cuatro conceptos o elementos clave que contribuyen a un marco conceptual integral. Estos incluyen: 1. El proceso de toma de decisiones médicas, o sea, un procedimiento de recolección de la información esencial para desarrollar un plan de cuidados consistente con los problemas y necesidades del paciente; 2. Una práctica médica orientada por la hipótesis, la cual proporciona los medios para probar sistemáticamente las suposiciones sobre la causa y naturaleza del control motor; 3. Un modelo de discapacidad, que impone un orden sobre los efectos de una enfermedad y permite que el médico desarrolle una lista jerárquica de los problemas hacia los cuales puede dirigirse el tratamiento; y 4. Una teoría del control motor de la cual se derivan suposiciones sobre la causa y naturaleza del movimiento normal y anormal. Estas suposiciones orientan la toma de decisiones del médico sobre los elementos clave para evaluar y tratar al momento de reentrenar a pacientes con alteraciones motoras. Proceso de Toma de Decisiones Médicas La Sra. Claire Stern ha sido remitida a terapia con un historial de caídas frecuentes. Tiene 72 años y vive sola en una casa de reposo. Camina con un bastón y aunque solía ser bastante activa, caminaba media milla cada día con su vecino, desde sus últimas dos caídas se resiste a salir de su habitación. Se vuelve cada vez menos activa, le es más difícil caminar por la casa y ha sido enviada a terapia para un reentrenamiento del equilibrio y movilidad, con el propósito de reducir la probabilidad de una nueva caída. MARCO CONCEPTUAL PARA LA PRÁCTICA MÉDICA 85 El Sr. George Johnson es un hombre de 68 años, hace aproximadamente 15 años le diagnosticaron la enfermedad de Parkinson. Vive en una casa propia con su esposa, quien, en general, goza de buena salud. Pasa más y más tiempo sentado y su equilibrio y marcha se han vuelto cada vez peores al igual que su capacidad de trasladarse solo, para su esposa es cada vez más difícil ayudarlo. Ambos han sido enviados a terapia para tratar de aumentar la capacidad de movimiento del Sr. Johnson, en particular, para mejorar su independencia en el traslado. Sam Churchill tiene 18 años y recientemente tuvo un accidente vehicular en el cual sufrió una tec cerrado en la cabeza. La anomalía primaria se encuentra en el cerebelo. Además, Sam presenta deficiencias cognitivas significativas, que incluyen problemas de atención y memoria. No puede ponerse de pie ni caminar por si mismo debido a una ataxia grave y es dependiente en la mayoría de las actividades de la vida diaria (AVD) por una dismetría y descoordinación. Pasó 4 semanas en coma pero cuando recuperó la conciencia fue trasladado a la unidad para comenzar la rehabilitación. Sara es una niña de 3 años nacida con parálisis cerebral y padece de hemiplejia espástica moderada. Ha estado en un programa de intervención desde los 4 meses. Recientemente fue trasladada a una nueva área y fue remitida para continuar con su terapia para mejorar la postura, movilidad y control de las extremidades superiores. Esta diversidad de pacientes es típica de quienes son enviados a terapia para reentrenar trastornos del control motor que afectan la capacidad para moverse y realizar las actividades diarias. ¿El mismo método empleado para evaluar el control motor de un anciano con Parkinson será apropiado para un paciente de 18 años con una lesión en la cabeza? ¿Puede emplearse el mismo método para reentrenar los problemas posturales y motores de una persona de 72 años para habilitar la movilidad en una niña de 3 años con parálisis cerebral? Como verá, la respuesta a estas preguntas es sí. A pesar de las diferencias entre estos pacientes, el proceso de toma de decisiones médicas utilizado para reunir la información y diseñar un programa de intervención es similar para todos. Aunque los trastornos de control motor y las soluciones terapéuticas de cada paciente sean diferentes, el proceso empleado para identificar los problemas y establecer el plan de cuidados es sistemático. 86 Sección I MARCO TEÓRICO La toma de decisiones médicas es el proceso de recolección de aquella información esencial para desarrollar un plan de cuidados consistente con los problemas y necesidades del paciente (2, 3). Este proceso implica (a) la evaluación del paciente, (b) un análisis e interpretación de los datos de la evaluación, (c) la determinación de objetivos a corto y largo plazo, (d) el desarrollo de un plan de tratamiento apropiado para lograr dichos objetivos, (e) llevar a cabo el plan de tratamiento y (f) la reevaluación del paciente y de los resultados del tratamiento. El propósito de la toma de decisiones es establecer un plan de cuidados científicamente sólido y eficaz orientado a los problemas y necesidades de cada paciente en particular. El primer paso en fijar un plan de cuidados es la evaluación. Una buena definición de evaluación es la adquisición sistemática de información relevante y significativa que proporcione al médico una imagen integral de las capacidades y problemas del paciente. La planificación de un programa de tratamiento efectivo requiere que el terapeuta identifique los problemas funcionales y determine su(s) causa(s). El proceso de identificación de los problemas y sus orígenes no siempre es fácil. La mayoría de las patologías del SNC afectan sistemas múltiples, lo que produce un diverso grupo de anomalías. Esto significa que con frecuencia los problemas funcionales de una persona con deficiencias neurológicas se asocian con muchas causas posibles. ¿Cómo un terapeuta establece un vínculo entre la anomalía y la discapacidad funcional? ¿Cuáles anomalías son fundamentales para la pérdida de función? ¿Cuáles deberían ser tratadas y en qué orden? ¿Cuál es la forma más efectiva de tratamiento? La práctica médica orientada por la hipótesis puede ayudar a responder algunas de estas preguntas (4). Práctica Médica Orientada por la Hipótesis ¿Qué es una hipótesis y cómo la utilizamos en la medicina? Una hipótesis puede ser definida como una propuesta para explicar ciertos hechos. En la práctica médica, puede ser considerada como una explicación posible sobre la causa o causas de los problemas de un paciente (4, 5). En gran parte, las hipótesis generadas reflejan las teorías de un médico sobre la causa y naturaleza de la función y disfunción de personas con una enfermedad neurológica (6). Como se señaló en el Capítulo 1, existen muchas teorías sobre el control motor que presentan perspectivas variadas sobre la naturaleza y causa del movimiento. Como resultado, pueden haber muchas hipótesis diferentes sobre el o los orígenes subyacentes a los problemas del control motor en pacientes con un trastorno neurológico. Aclarar los problemas motores funcionales requiere que el médico (a) genere varias hipótesis alternativas sobre la o las causas potenciales; (b) determine la o las pruebas decisivas y sus resultados esperados, los cuales descartarían una o más hipótesis; (c) realice las pruebas; y (d) continúe el proceso de generar y evaluar hipótesis, perfeccionando el entendimiento de la o las causas del problema (5). La generación y evaluación de las hipótesis constituye una parte importante de la práctica médica. No obstante, existe una diferencia entre la evaluación de una hipótesis en un laboratorio de investigación y en una clínica. En el laboratorio, con frecuencia es posible establecer un experimento cuidadosamente controlado para la evaluación. El resultado es limpio, es decir, acepta una hipótesis y rechaza la alternativa. En cambio, en una clínica, a menudo no podemos obtener un resultado limpio. En general las pruebas clínicas no son lo suficientemente sensibles y específicas para diferenciar claramente entre dos hipótesis. Más bien, indican la probabilidad del origen de un problema. A pesar de las limitaciones de las pruebas clínicas, la generación, evaluación y revisión de hipótesis alternativas son importantes para el proceso de toma de decisiones médicas. Modelos de Discapacidad Aunque el proceso de toma de decisiones médicas sugiere cómo continuar, no indica cómo evaluar. Se necesita un planteamiento distinto para responder estas preguntas: ¿Qué debo evaluar? ¿Hacia qué objetivos debería dirigir el tratamiento? ¿En que orden debería resolver los problemas? Un modelo de discapacidades propone una base para estructurar los efectos de la enfermedad en un individuo. Sugiere un sistema jerárquico para clasificar los problemas de los pacientes y puede ser empleado como un marco para organizar e interpretar los datos de la evaluación y para desarrollar un plan de tratamiento integral (7). En este capítulo revisaremos tres modelos. MODELO DE LA ORGANIZACIÓN MUNDIAL DE LA SALUD La Clasificación Internacional de Deficiencias, Discapacidades y Minusvalías es un modelo de Capítulo Cinco discapacidades elaborado por la Organización Mundial de la Salud (OMS) (8). Este modelo clasifica los problemas según cuatro niveles de análisis: patología, deficiencia, discapacidad y minusvalidez. Se ilustra en la Figura 5.1A. El primer nivel, el nivel de análisis patológico, corresponde a una descripción del proceso de la enfermedad o lesión a nivel del órgano. El segundo, deficiencia, incluye los problemas fisiológicos, sicológicos o anatómicos relacionados con la estructura o función, como una disminución en la fuerza o en el rango de movilidad (RM) o la presencia de hemiplejia espástica. El tercer nivel, discapacidad, representa una alteración en el comportamiento funcional o en las actividades, como caminar, escalar, trasladarse, levantar o tomar objetos, o mantener la postura. Finalmente, el cuarto nivel, minusvalidez, se define según el círculo social y familiar del paciente. Las categorías de este último incluyen dependencia física y movilidad, ocupación, integración social y autosuficiencia económica. El grado de minusvalidez no lo establece un solo profesional, sino que se efectúa mediante una evaluación integral de un equipo de profesionales. MODELO DE NAGI El modelo de Nagi, ilustrado en la Figura 5.1B, también contiene cuatro niveles de disfunción (9-11). Los primeros dos niveles, patología y deficiencia, A B C Modelo de la OMS Patología Deficiencia Modelo de Nagi Patología Deficiencia Modelo de Schenkman Patología Deficiencia Directa Indirecta Combinadas MARCO CONCEPTUAL PARA LA PRÁCTICA MÉDICA 87 concuerdan con la terminología de la OMS. Los dos restantes son similares desde un punto de vista conceptual al modelo de la OMS, pero los términos son distintos. En el modelo de Nagi, el nivel de disfunción siguiente al de deficiencia es la limitación funcional (comparable con el nivel de discapacidad). Las limitaciones funcionales describen los problemas de un paciente en relación con actividades prácticas. En lo alto de la jerarquía se encuentra el nivel de discapacidad de la disfunción, el cual refleja la imposibilidad de los individuos para desenvolverse en la sociedad. Esto es casi equivalente al nivel de minusvalidez del modelo de la OMS. Muchos médicos prefieren el modelo de Nagi debido a la creciente presión social por suspender el uso del término “minusválido” (10). MODELO DE SCHENKMAN Margaret Schenkman, una fisioterapeuta, también sugirió un modelo de discapacidad para emplear como base de la evaluación y el tratamiento de sistemas múltiples para individuos con deficiencias neurológicas (12). Su modelo, Figura 5.1C, se compone de tres niveles: patología fisiológica, deficiencia y discapacidad. En forma similar a los modelos anteriores, deficiencia se refiere a anomalías dentro de órganos y sistemas específicos que limitan la capacidad del paciente para funcionar normalmente, por ejemplo, la espasticidad, debilidad Discapacidad Minusvalidez Limitaciones funcionales Discapacidad Limitaciones funcionales Ejemplo AVC Control de la fuerza Tono Coordinación Pérdida sensorial Equilibrio etc. Tomar Caminar Trasladarse Levantarse AVD Cuidado personal Movilidad Trabajo Figura 5.1. Modelos de discapacidades. Se ilustran tres modelos. A, De la OMS. B, De Nagi. C, De Schenkman. Además se describen los efectos de un accidente vascular cerebrar (AVC) en los distintos niveles. 88 Sección I MARCO TEÓRICO o la pérdida de movilidad articular. La discapacidad representa las restricciones funcionales, por ejemplo, problemas de la marcha, movilidad en la cama o del traslado. Además, Schenkman divide las deficiencias en aquellas que son efecto directo de una patología fisiológica, las que son resultado indirecto de la patología y en las que corresponden a efectos combinados de deficiencias tanto directas como indirectas. Es importante distinguir entre deficiencias directas o primarias y deficiencias indirectas o secundarias. Estas últimas se desarrollan como consecuencia de las primarias, no por la patología en sí misma. Por ejemplo, en un paciente con alteraciones en las NMS, las contracturas musculoesqueléticas pueden desarrollarse por la debilidad e inmovilidad (las deficiencias primarias). No obstante, las deficiencias secundarias con frecuencia pueden prevenirse con el tratamiento apropiado. IMPLICANCIAS MÉDICAS ¿Cómo los modelos de discapacidades ayudan a los médicos a formular el plan de intervención? La Figura 5.1D ilustra cómo estos tres modelos podrían describir potencialmente los efectos de un accidente vascular cerebral (AVC) en los distintos niveles. Los médicos están involucrados principalmente en la identificación y documentación de los efectos de una patología tanto en el nivel de deficiencia como en el de discapacidad (10, 12). Durante la evaluación, los médicos identifican y documentan las limitaciones de la capacidad funcional, por ejemplo, la posibilidad de caminar, trasladarse, tomar algo y manipular objetos. Además, determinan y documentan las deficiencias sensoriales, motoras y cognitivas que limitan las capacidades funcionales. Estas deficiencias pueden ser el resultado directo de una lesión neurológica, como por ejemplo, la debilidad, o el efecto indirecto de otra deficiencia, como las contracturas en un paciente débil e inmóvil. Teorías del Control Motor El cuarto elemento que contribuye a un marco conceptual íntegro para la práctica médica es una teoría del control motor. Estas teorías han originado el desarrollo de las prácticas médicas, las que luego aplican las suposiciones de dichos planteamientos para mejorar el control del movimiento. De esta forma, el método que un médico escoge al evaluar y tratar un paciente con trastornos motores se basa, en parte, en aquellas presunciones implícitas y explícitas asociadas con una teoría sobre el control motor (1, 1315). DESARROLLO PARALELO DE LA PRÁCTICA MÉDICA Y DE LA TEORÍA CIENTÍFICA Últimamente se ha escrito bastante sobre la influencia de las cambiantes teorías científicas sobre el tratamiento de pacientes con alteraciones motoras. Diversos y excelentes artículos analizan en detalle el desarrollo paralelo entre la teoría científica y la práctica médica (1, 13-15). Los investigadores del campo de la neurociencia identifican la base científica del movimiento y de sus trastornos, pero depende de los médicos desarrollar las aplicaciones de esa investigación (13). Por lo tanto, la teoría científica proporciona un marco que permite la integración de las ideas prácticas dentro de una filosofía coherente para el tratamiento. Como se mencionó en el Capítulo 1, una teoría no es correcta ni equivocada en un sentido absoluto, sino que se le considera más o menos útil en resolver los problemas que presenta un paciente con disfunción motora (1, 13). Al igual que cambian las suposiciones científicas sobre los elementos fundamentales que controlan el movimiento, varían las prácticas médicas relacionadas con la evaluación y el tratamiento de personas con deficiencias neurológicas. Las nuevas suposiciones sobre la causa y naturaleza del movimiento reemplazan las antiguas. La práctica médica evoluciona en forma paralela a la teoría científica, a medida que los terapeutas asimilan y aplican los cambios de los planteamientos. Exploremos en más detalle la evolución de la práctica médica en vista de las cambiantes teorías sobre el control motor. REHABILITACIÓN NEUROLÓGICA: MÉTODOS DE NEUROFACILITACIÓN BASADOS EN EL REFLEJO A fines de los cincuenta y principios de los sesenta, se desarrollaron los métodos de la llamada neurofacilitación, lo que produjo un drástico cambio en el tratamiento médico de pacientes con deficiencias neurológicas (1, 13). Para la mayoría, estas técnicas aún rigen la evaluación y el tratamiento. Los métodos de neurofacilitación incluyen el método Bobath, desarrollado por Karl y Berta Bobath (16-18), el método Rood, desarrollado por Margaret Capítulo Cinco Rood (19-20), el método Brunnstrom, desarrollado por Signe Brunnstrom (21), la Facilitación Neuromuscular Propioceptiva (FNP), desarrollada por Kabat y Knott y ampliada por Voss (22) y la Terapia de Integración Sensorial, desarrollada por Jean Ayres (23-25). Estos métodos se basaron en gran parte en suposiciones extraídas de las teorías refleja y jerárquica del control motor (1, 13, 15). Antes del desarrollo de las técnicas de neurofacilitación, la terapia para el paciente con alteración neurológica se dirigía, en gran parte, a cambiar la función del mismo músculo. Esto ha sido llamado método de reeducación muscular (1, 13), y aunque fue eficiente en el tratamiento de trastornos motores producto de la polio, tenía menos resultados en modificar patrones motores de pacientes con lesiones en las neuronas motoras superiores. Así, las técnicas de neurofacilitación se desarrollaron en repuesta al descontento de los médicos con las formas de tratamiento anteriores y por un deseo de crear teorías que fueran más efectivas en resolver los problemas de pacientes con disfunción neurológica (13). Los médicos que trabajan con personas con lesiones en las NMS comenzaron a dirigir sus esfuerzos hacia la modificación del SNC (13). Las formas de neurofacilitación se centraron en reentrenar el control motor mediante técnicas diseñadas para facilitar y/o inhibir los diferentes patrones de movimiento. La facilitación corresponde a las formas de tratamiento que aumentan la capacidad del paciente para moverse en formas consideradas apropiadas por el médico. Las técnicas inhibitorias disminuyen la utilización de patrones motores considerados anormales. Suposiciones CONTROL MOTOR NORMAL Los métodos de neurofacilitación se asocian enormemente con las teorías refleja y jerárquica sobre el control motor (1, 13, 15). Por lo tanto, las prácticas médicas se han creado basándose en las suposiciones relacionadas con la causa y naturaleza del control motor normal y anormal y de la recuperación funcional (1, 13; véase también el Capítulo 1 de esta obra). Por ejemplo, se considera que los reflejos son la base del control motor. Esta teoría sugiere que el movimiento normal es, probablemente, el resultado de una cadena de reflejos organizados jerárquicamente dentro del SNC. De este modo, el MARCO CONCEPTUAL PARA LA PRÁCTICA MÉDICA 89 control motor es vertical. El movimiento normal requiere que los niveles superiores del SNC, la corteza, tengan el control de los niveles intermedio (tronco encefálico) e inferior (médula espinal). Esto significa que el proceso del desarrollo normal, a veces llamado corticalización, se caracteriza por la aparición de comportamientos organizados en niveles consecutivamente más y más altos del SNC. Se coloca un gran énfasis en la noción de que la información sensorial que ingresa estimula, y por lo tanto conduce, un patrón motor normal (1). CONTROL MOTOR ANORMAL En su mayoría, las explicaciones sobre la base fisiológica del control motor anormal desde una perspectiva refleja y jerárquica proponen que un trastorno de los mecanismos reflejos normales es la causa de un control anormal del movimiento. Se cree que las lesiones en los niveles corticales superiores del SNC producen una autonomía de los reflejos anormales generados en los niveles inferiores. La liberación de estos reflejos de nivel inferior limita la capacidad del paciente para moverse normalmente. Otra suposición frecuente es que los patrones motores anormales o atípicos vistos en personas con lesiones en las NMS son el resultado directo de la misma lesión, a diferencia de considerar que algunos comportamientos se desarrollan en forma secundaria o en respuesta a la lesión, es decir, en compensación a ella (13). De esta forma, se conjetura que en un niño con lesiones en las NMS se deteriora el proceso de aumento de la corticalización, y como resultado, el control motor es dominado por patrones primitivos organizados en los niveles inferiores del SNC. Además, en adultos con lesiones adquiridas en las NMS, un daño en los niveles superiores probablemente produce una autonomía de los niveles inferiores en relación con los superiores. Asimismo, los comportamientos primitivos y patológicos organizados en estos niveles reaparecen y predominan, evitando que actúen los patrones motores normales (1, 14, 15). RECUPERACIÓN FUNCIONAL Y READQUISICIÓN DE HABILIDADES Una hipótesis central acerca de la recuperación funcional en pacientes con lesiones en las NMS es que el restablecimiento del control motor normal no puede ocurrir a no ser que los centros superiores del SNC readquieran nuevamente el control sobre los inferiores. Según esta teoría, la recuperación 90 Sección I MARCO TEÓRICO funcional reconstruye, en cierto sentido, el desarrollo, donde los centros superiores recuperan gradualmente el predominio sobre los inferiores. Dos suposiciones clave son que (a) las habilidades funcionales retornarán automáticamente una vez que sean inhibidos los patrones motores anormales y que sean facilitados los normales; y (b) la repetición de estos patrones normales se transferirá automáticamente a las actividades funcionales. Implicancias Médicas ¿Cuáles son algunas de las implicancias médicas de estas suposiciones? Primero, la evaluación del control motor debería enfocarse en identificar la presencia o ausencia de reflejos normales o anormales en el control del movimiento. Igualmente, el tratamiento debería estar dirigido a modificar los reflejos que controlan el movimiento. La importancia de los impulsos sensoriales en la estimulación de las reacciones motoras normales sugiere un tratamiento centrado en la modificación del SNC mediante la estimulación sensorial (1, 13). Una teoría jerárquica propone que un objetivo de la terapia es readquirir el control motor independiente de los centros superiores. Por lo tanto, el tratamiento se orienta a ayudar al paciente en la reintegración de los patrones motores normales como una forma de facilitar la recuperación funcional. Limitaciones Más recientemente, se han formulado preguntas acerca de las suposiciones relacionadas con los modelos de neurofacilitación (13-15). La insatisfacción con estas teorías se refleja en un creciente número de preguntas sobre sus suposiciones subyacentes, las que incluyen: ¿Inhibir sólo los reflejos anormales puede producir más patrones motores normales? ¿Esto se mantendrá al mejorar la función? ¿Los patrones motores atípicos vistos en pacientes con deficiencias neurológicas son el resultado de un SNC anormal o son equivalentes al problema? ¿Es apropiado entrenar un paciente para utilizar un patrón motor particular cuando la característica de la función normal es la variabilidad de las estrategias motoras? Prácticas Cambiantes Las teorías de la neurofacilitación aún dominan la forma en que los médicos evalúan y tratan a pacientes con daños en las NMS. No obstante, al igual que la teoría científica sobre la causa y naturaleza del movimiento se ha modificado durante los últimos 30 años, muchos de los planteamientos sobre la neurofacilitación han cambiado su enfoque en la práctica. Actualmente, dentro de estos métodos existe un mayor énfasis en entrenar la función directamente y una menor importancia en la inhibición de reflejos o en el reentrenamiento de los patrones motores normales. Además, existe más consideración por los principios del aprendizaje motor al momento de elaborar los planes de tratamiento. Los límites entre las teorías están menos definidos ya que cada una integra nuevos conceptos relacionados con el control motor dentro de su base teórica. MÉTODO ORIENTADO A LA ACTIVIDAD BASADO EN LOS SISTEMAS Uno de los últimos métodos para la reeducación es el enfoque orientado a la actividad para la intervención médica, el cual se basa en una teoría de sistemas del control motor. Como se mencionó en el Capítulo 1, un enfoque orientado a la actividad para el reentrenamiento es un término empleado para describir un método de rehabilitación más actual que evoluciona en paralelo con las nuevas teorías sobre el control motor (1). Otros se han referido a estas nuevas prácticas médicas como método del control motor (13). En el pasado, lo hemos denominado método de sistemas (14-15, 26). Sin embargo, recientemente se ha sugerido que se otorguen nombres distintos a cada uno para distinguir entre las técnicas de tratamiento médico y sus bases teóricas (1). Suposiciones CONTROL MOTOR NORMAL A continuación presentaremos algunas suposiciones que fundamentan el método dirigido a la actividad. Primero, el movimiento normal surge como una interacción entre muchos sistemas diferentes, cada uno contribuye con diferentes aspectos. Además, el movimiento se organiza alrededor de un objetivo conductual; por lo tanto, los múltiples sistemas se organizan según las necesidades inherentes de la actividad realizada. Estas conjeturas proponen que cuando se reentrena el control motor, es esencial trabajar en actividades funcionales identificables, y no en patrones motores con el solo fin del movimiento. Otra suposición clave en este planteamiento es el reconocimiento de que la organización de los Capítulo Cinco diversos elementos que contribuyen al movimiento también está determinada por los variados aspectos del entorno. Esto significa que las estrategias para sentir y moverse surgen de una interacción del individuo con el ambiente para llevar a cabo una actividad funcional. Así, tanto los objetivos funcionales como las limitaciones ambientales tienen un papel fundamental en la determinación del movimiento. Finalmente, la función de la sensación en el movimiento normal no se limita a una forma de reflejo estímulo-respuesta. Más bien, se plantea que también contribuye al control motor predictivo y adaptativo. CONTROL MOTOR ANORMAL Desde una perspectiva de sistemas, el control motor anormal es causado por deficiencias dentro de uno o más sistemas que controlan el movimiento. Además, el movimiento de pacientes con daño en las NMS representa el comportamiento que surge de la mejor combinación de los sistemas restantes que participan. Esto significa que lo observado no es sólo el resultado de la lesión, sino que son los esfuerzos de los sistemas restantes para compensar la pérdida sin dejar de ser funcionales. No obstante, las estrategias compensatorias desarrolladas por los pacientes no siempre son óptimas. De esta forma, un objetivo del tratamiento puede ser mejorar la eficiencia de las estrategias utilizadas para desempeñar actividades funcionales. RECUPERACIÓN FUNCIONAL Y READQUISICIÓN DE HABILIDADES Una perspectiva de sistemas sugiere que los pacientes aprenden al intentar resolver en forma activa los problemas de una actividad funcional, en vez de mediante la practica repetida de patrones motores normales. La adaptación a los cambios en el contexto ambiental constituye una parte esencial de la recuperación funcional. En estas circunstancias, se ayuda a los pacientes a conocer una variedad de formas de lograr el objetivo de una actividad en vez de que aprendan a activar un único patrón muscular. MARCO CONCEPTUAL ORIENTADO A LA ACTIVIDAD PARA LA INTERVENCIÓN MÉDICA Al principio de este capítulo, analizamos la importancia de un marco conceptual integral para la MARCO CONCEPTUAL PARA LA PRÁCTICA MÉDICA 91 orientación de la práctica médica. Sugerimos que existían cuatro elementos clave: el proceso de toma de decisiones médicas, la práctica orientada por la hipótesis, los modelos de discapacidad y una teoría sobre el control motor. Ya examinamos las suposiciones que fundamentan un método para el reentrenamiento orientado a la actividad, basado en una teoría de sistemas del control motor. Ahora incorporamos este método dentro de un marco conceptual completo que incluye los otros elementos. Empleando el proceso de toma de decisiones médicas, podemos identificar los pasos a seguir durante el transcurso de la intervención, incluyendo la evaluación, la identificación de los problemas y objetivos y el establecimiento de un plan de tratamiento para alcanzar tales objetivos. Los dos niveles de análisis del modelo de Schenkman nos ayudan a identificar los problemas que son evaluados y tratados comúnmente por un fisioterapeuta y terapeuta ocupacional: las deficiencias y las discapacidades funcionales. Además, añadimos un tercer nivel de análisis que se centra en la identificación de las estrategias que los pacientes utilizan para desempeñar actividades funcionales a pesar de sus deficiencias. Esto representa un nivel de análisis intermedio, entre la discapacidad funcional y las deficiencias subyacentes. Finalmente, recurrimos a una teoría de sistemas sobre el control motor para generar hipótesis acerca de las potenciales causas de los trastornos motores funcionales y su tratamiento. Continuaremos refiriéndonos a este marco como un método orientado a la actividad. La sección restante analiza en más detalle los elementos esenciales de la evaluación y el tratamiento basados en un enfoque de la actividad. En capítulos posteriores, expondremos la aplicación específica de este método para recuperar la postura, movilidad y funcionamiento de las extremidades superiores en pacientes con disfunción neurológica. Evaluación Comenzamos con el primer paso en el proceso de toma de decisiones. Una evaluación orientada a la actividad calcula la conducta motora en tres niveles: (a) la medición objetiva de las habilidades funcionales, (b) una descripción de las estrategias empleadas para lograr tales habilidades y (c) la cuantificación de las deficiencias sensoriales, motoras y cognitivas que limitan el desempeño (27-29). Debido a que no se cuenta con un único análisis para recolectar la información de todos los niveles, los médicos deben realizar una serie de 92 Sección I MARCO TEÓRICO Niveles de Evaluación Evaluación Funcional Evaluación de la Estrategia Evaluación de la deficiencia Ejemplos de Pruebas y Medidas Pruebas de Marcha Caminata de 3 min. Índice de Marcha Dinámica Prueba de Movilidad de Tinetti Estrategias para la Marcha Movimiento Sensorial Adaptativa Pruebas de Fuerza Pruebas de AM Pruebas de Coordinación Pruebas de Tono Muscular Pruebas de Reflejo Pruebas Sensoriales Pruebas Cognitivas Pruebas de Equilibrio Prueba de Alcance Funcional Prueba de Equilibrio de Tinetti Pruebas de Ataxia Estrategias para el Equilibrio Movimiento Sensorial Adaptativa Pruebas de AVD Índice de Katz MIF Índice de Barthel Estrategias para Sentarse e Incorporarse Movimiento Sensorial Adaptativa Pruebas de AIVD OARS Lawton EAIVD Figura 5.2. Una conceptualización de la relación entre los tres niveles de estudio dentro de un modelo orientado a la actividad y los tipos de pruebas que un médico puede escoger de cada uno de los niveles pruebas, lo que les permite documentar los problemas de los tres niveles de análisis. Este concepto se presenta en la Figura 5.2, la cual examina los tres niveles dentro de un modelo dirigido a la actividad y los tipos de estudios que un médico puede escoger de cada uno. La figura no intenta presentar un listado completo de todas las pruebas y medidas disponibles para cada nivel, sino que expone el concepto en sí. EVALUACIÓN FUNCIONAL BASADA EN EL DESEMPEÑO Las herramientas de evaluación que se enfocan en calcular el primer nivel de desempeño, las capacidades funcionales, son denominadas medidas funcionales basadas en el desempeño. Estas pruebas permiten la documentación sobre el grado de independencia de un paciente para la realización de actividades diarias y son una parte importante de la justificar la terapia para el paciente, su familia y aseguradoras. Existe una cantidad de métodos diferentes para evaluar el comportamiento funcional. Por ejemplo, se han desarrollado herramientas generalizadas de evaluación para analizar las Actividades de la Vida Diaria (AVD) o las Actividades Instrumentales de la Vida Diaria (AIVD). Las escalas de AVD analizan la capacidad del paciente para realizar actividades personales como: bañarse, vestirse, arreglarse, alimentarse, moverse y la capacidad de continencia. Ejemplos de escalas de AIVD son el Índice Katz (30); la Medida de Independencia Funcional (FIM) y el Índice Barthel (32). Las escalas de AIVD evalúan aquellas actividades en las cuales la persona interactúa con el entorno, incluyendo: usar del teléfono, viajar, comprar, preparar alimentos, tareas domésticas y finanzas. Un ejemplo es la Escala para las Actividades Instrumentales del la Vida Diaria (AIVD) (33). Algunas escalas de evaluación limitan su enfoque en actividades específicas como el equilibrio, la movilidad o el control de las extremidades superiores. Ejemplos de este tipo de herramientas son: la Prueba de Tinetti para el Equilibrio y la Movilidad (34), la Batería de Pruebas de Ataxia (35)o la Prueba de Erhardt de Habilidades de Manipulación (36). Se han creado estos análisis para proporcionar a los médicos un panorama más claro de las habilidades funcionales relacionadas con un conjunto limitado de acciones en cuyo reentrenamiento estarán involucrados directamente. Estas pruebas específicas Capítulo Cinco a una actividad serán tratadas en capítulos posteriores, los cuales analizarán el reentrenamiento de la postura, movilidad y funciones de las extremidades superiores. Se han creado diversas herramientas para la evaluación de limitaciones funcionales y deficiencias de grupos específicos de pacientes. Wl análisis de este tipo más frecuente se relaciona con la evaluación de la función después de una hemiplejia. Ejemplos incluyen la Escala de Evaluación Motora para Pacientes con Hemiplejia (37), la Prueba Fugl-Meyer (38) o la Evaluación Motora de la Hemiplejia de Signe Brunnstrom (39). Se han elaborado diversas escalas para evaluar la severidad de los síntomas asociados con la enfermedad de Parkinson, incluyendo la Escala Unificada de Valoración del Parkinson (40) y la Clasificación de Schwab de la Progresión del Parkinson (41). Taxonomía General de las Actividades Motoras Ann Gentile, una científica del control motor de la Universidad de Columbia, Nueva York, propuso un método integral para clasificar las acciones motoras funcionales (correspondiente al nivel 1 del análisis) basado en los objetivos de la actividad y en el contexto ambiental en el cual se realiza (29, 42). Señala que las diferentes acciones tienen necesidades intrínsecamente distintas respecto al ambiente, por lo cual exigen elementos distintos de los procesos sensoriales, motores y cognitivos. Estos requerimientos pueden emplearse para clasificar las MARCO CONCEPTUAL PARA LA PRÁCTICA MÉDICA 93 actividades en forma jerárquica según sus necesidades. ¿Cómo ayuda esta clasificación de las acciones motoras funcionales a la evaluación y tratamiento de los trastornos motores en pacientes con alteraciones neurológicas? Esta clasificación en distintas categorías proporciona un orden o estructura especial de las actividades que involucran al paciente, la actividad y el entorno. La clasificación de las acciones motoras de Gentile, la cual se ilustra en la Tabla 5.1, representa una jerarquía de actividades que podría ser la base para un esquema de evaluación, así como para el progreso de la recuperación del control motor en pacientes con trastornos neurológicos. Las actividades que poseen una variación mínima y características ambientales relativamente fijas son consideradas como actividades de cierre simple. Estas acciones requieren patrones motores fijos y usuales y, por lo tanto, son bastante limitadas en cuanto al procesamiento de la información y a las exigencias atencionales. En cambio, las actividades abiertas varían enormemente de ejercicio en ejercicio, poseen ambientes cambiantes y, como resultado, requieren un enorme procesamiento de la información y exigen una atención considerable. Los movimientos utilizados para realizar tareas abiertas cambian constantemente, adaptándose a las variaciones de las exigencias de la actividad y del entorno. Una limitación del esquema de clasificación de Gentile para las acciones motoras es que, aunque Tabla 5.1. La Taxonomía de Gentile de las Actividades Motorasª Estabilidad Corporal Traslado del Cuerpo Contexto Ambiental Sin Manipulación Manipulación Sin Manipulación Manipulación Estacionario Sin variabilidad entre ejercicios Cerrado Estabilidad Corporal Cerrado Estabilidad Corporal más manipulación Cerrado Transporte corporal Cerrado Transporte corporal más manipulación Estacionario Variabilidad entre ejercicios Variable Sin movimiento Estabilidad Corporal Variable Sin movimiento Estabilidad Corporal más manipulación Variable Sin movimiento Estabilidad Corporal Variable Sin movimiento Estabilidad Corporal más manipulación Movimiento Sin variabilidad entre ejercicio Consistente Movimiento Estabilidad Corporal Consistente Movimiento Estabilidad Corporal más manipulación Consistente Movimiento Transporte del cuerpo Consistente Movimiento Transporte del cuerpo más manipulación Abierto Estabilidad Corporal Abierto Estabilidad Corporal más manipulación Abierto Transporte del cuerpo Abierto Transporte del cuerpo más manipulación Variabilidad entre ejercicios ª De Gentile A. Skill acquisition: action, movement, and neuromotor processes. In: Carr J, Shepherd R, Gordon J, et al., eds. Movement science: foundations for physical therapy in rehabilitation. Rockville, MD: Aspen Systems, 1987: 115. 94 Sección I MARCO TEÓRICO representa un interesante marco teórico para evaluar y reentrenar el control motor, no se ha propuesto una aplicación formal de este sistema Limitaciones de las Pruebas Funcionales Existen diversas limitaciones dentro del análisis funcional basado en el desempeño. Sus cálculos no necesariamente entregarán la información de porqué el paciente es dependiente en el desempeño de habilidades funcionales. Como resultado, las pruebas no permitirán que el terapeuta analice las hipótesis sobre la causa de la alteración motora. Por lo tanto, este tipo de análisis no indicará qué tratar, ya que las estrategias de tratamiento generalmente se dirigen a las deficiencias sensoriales y motoras fundamentales que limitan la función. Los cálculos basados en el desempeño evalúan la eficacia cuantitativamente en vez de cualitativamente. Es decir, determinan el grado al cual el paciente puede realizar una tarea, pero no cómo la efectúa. Para comprender la forma en que una persona desempeña una actividad, necesitamos centrarnos en un nivel de análisis de la estrategia. Otra limitación de las pruebas funcionales es que examinan el desempeño en un intervalo de tiempo, bajo un conjunto de circunstancias bastante limitado. Los resultados de una evaluación basada en el funcionamiento no siempre predicen el desempeño en situaciones no ideales. Por ejemplo, el que un paciente pueda caminar en forma segura e independiente con un bastón en la clínica no significa necesariamente que podría (o puede) caminar del mismo modo en el sobrecargado y mal iluminado ambiente de su hogar. EVALUACIÓN DE LA ESTRATEGIA El segundo nivel de evaluación para el control motor analiza las estrategias empleadas para llevar a cabo actividades funcionales. El término estrategia no se limita a la evaluación de los patrones motores utilizados para realizar una acción, sino que incluye la forma en que la persona organiza la información sensorial y perceptiva necesaria para efectuar una tarea y cómo ésta cambia bajo condiciones variadas. ¿Por qué es importante para los médicos estudiar las estrategias que un paciente utiliza al realizar una acción funcional? Una respuesta es que determinan enormemente el nivel de desempeño. Según Welford (43), un psicólogo de Inglaterra, el desempeño depende de cuatro factores distintos. El primero se relaciona con las exigencias de la tarea y con el deseo de la persona por un nivel de satisfacción particular. El segundo corresponde a las capacidades, tanto mentales como físicas, que se utilizan en el ejercicio. El tercero, a las estrategias que el individuo emplea para satisfacer las necesidades de la acción, mientras que el cuarto se refiere a la capacidad de escoger la estrategia más eficiente para una actividad determinada. Observe que dos de los cuatro factores se relacionan con estrategias, destacando su importancia en determinar nuestro nivel de desempeño. De esta forma, las estrategias que empleamos relacionan las exigencias de la acción con nuestra capacidad para efectuarla. Si elegimos malas estrategias y la tarea es difícil, llegaremos a los límites de nuestras capacidades mucho antes de cumplir los requerimientos de la actividad. En cambio, estrategias ineficientes aún pueden ser efectivas para realizar acciones simples y menos exigentes. A medida que la capacidad para realizar una tarea disminuye con la edad o por una enfermedad, podríamos no ser capaces de satisfacer las exigencias de una acción, a no ser que utilicemos estrategias alternativas para mantener el desempeño. Por ejemplo, un adulto joven se levanta rápidamente de la silla sin la necesidad de usar los brazos. Depende de la capacidad de generar el impulso empleando el movimiento del tronco para incorporarse desde un asiento. A medida que envejece, la fuerza puede disminuir lentamente sin afectar la capacidad de utilizar dicha estrategia. Pero en un momento, la pérdida de fuerza ya no permite levantarse utilizando el impulso que había sido efectivo hasta entonces. En cambio, la persona comienza a emplear los brazos para ponerse de pie, mediante lo cual mantiene la capacidad funcional de levantarse de una silla, aunque con una nueva estrategia. De este modo, para el individuo con una deficiencia neurológica, mantener el desempeño funcional depende de la capacidad de satisfacer las exigencias de la actividad en un entorno determinado. Cuando las anomalías dificultan la capacidad de utilizar estrategias aprendidas, el paciente debe adquirir nuevas formas de realizar las acciones funcionales a pesar de las limitaciones. Limitaciones La capacidad de los médicos para evaluar las estrategias sensoriales, motoras y cognitivas utilizadas para realizar actividades cotidianas se ve obstaculizada debido a que actualmente las Capítulo Cinco herramientas para su análisis están en desarrollo. Sólo se cuenta con una limitada información que defina las estrategias sensoriales, motoras y cognitivas de individuos neurológicamente sanos. Además, sabemos muy poco sobre la forma en que se desarrollan las estrategias compensatorias producidas por deficiencias neurológicas. Los investigadores han comenzado a cuantificar las estrategias motoras empleadas en actividades funcionales como la marcha, el control postural durante la bipedestación y otras habilidades motoras como el cambio desde una posición sentada a una erguida, de estar tendido a estar boca abajo o a levantarse. Las herramientas clínicas para evaluar las estrategias motoras han surgido de estos análisis. Un ejemplo es el uso de análisis observacionales de la marcha para determinar las estrategias motoras utilizadas durante el traslado. EVALUACIÓN DE LA DEFICIENCIA Finalmente, el tercer nivel de evaluación se concentra en la identificación de las deficiencias que limitan potencialmente las habilidades motoras funcionales. Esto requiere una evaluación de los sistemas sensorial, motor y cognitivo que contribuyen al control del movimiento. La evaluación del sistema motor implica un análisis de los sistemas neuromuscular y músculoesquelético. Puesto que la percepción es esencial para la acción, la evaluación del control motor requiere el estudio de las capacidades sensoriales y motoras para el control del movimiento. Y debido a que el movimiento específico de una actividad es realizado dentro de un contexto de intención y motivación, deben evaluarse los aspectos cognitivos, incluyendo el estado mental, la atención, la motivación y las consideraciones emocionales. Las anomalías que afectan el control motor pueden ser efecto directo o indirecto de una lesión neural (12). Además, como lo describió Hughlings Jackson, un trastorno en las neuronas motoras superiores (NMS) puede ocasionar señales o deficiencias positivas o negativas (44). Las señales positivas corresponden a la aparición de comportamientos que no están presentes en forma normal y que limitan la función motora. Ejemplos son la presencia de un aumento en el tono muscular o de movimientos involuntarios como temblores. Las señales negativas corresponden a la ausencia de comportamientos que normalmente se encuentran. Un ejemplo asociado con una enfermedad en las NMS podría ser la debilidad o la pérdida sensorial. MARCO CONCEPTUAL PARA LA PRÁCTICA MÉDICA 95 INTEGRACIÓN DE LA COMPROBACIÓN DE UNA HIPÓTESIS EN LA EVALUACIÓN Anteriormente, describimos la importancia de la comprobación de una hipótesis para aclarar la causa o causas de los problemas del movimiento funcional. Sugerimos que se requería que el médico generara y analizara varias hipótesis alternativas sobre el origen potencial, y el proceso debía continuar hasta lograr un entendimiento completo de la causa o causas de la aparición del problema (5). Por ejemplo, un paciente con hemiplejia es remitido para un reentrenamiento del equilibrio debido a caídas frecuentes. Durante el transcurso de la evaluación, se observa que al estar de pie, tiende a caerse principalmente de espaldas. El conocimiento del control postural normal señala la importancia de los músculos del tobillo durante la recuperación del equilibrio postural. Se generan tres hipótesis que podrían explicar por qué la persona cae hacia atrás: (a) un músculo tibial anterior débil, (b) un acortamiento de los gemelos, (c) un problema al coordinar el músculo tibial anterior durante una sinergia de respuesta postural. ¿Qué análisis médicos pueden utilizarse para diferenciar estas hipótesis? El estudio de la fuerza indica que el paciente es débil pero capaz de generar fuerza voluntariamente, por lo tanto disminuye el apoyo para la primera hipótesis. Las pruebas del rango de movilidad sugieren un rango normal pasivo en el tobillo, quitando respaldo para la segunda. En respuesta a la Prueba de Nudge (un pequeño desplazamiento hacia atrás), el paciente no lleva a dorsal el pie de la pierna afectada. La imposibilidad para realizar esta acción, aunque la persona posea la capacidad de generar fuerza voluntariamente, sugiere un sustento por la tercera hipótesis. Si fuera posible, podría realizarse una electromiografía de superficie para investigar mayormente la posibilidad de que el tibial anterior sea activado como parte de una sinergia postural que responde a la inestabilidad. ¿Cuánta confianza podemos tener en que nuestras pruebas clínicas nos han entregado un resultado limpio, es decir, aquel que claramente apoya una hipótesis y rechaza las demás? Un resultado limpio depende de aquellos estudios que son medios válidos para diferenciar los trastornos. A veces no es así. Por ejemplo, en el caso presentado anteriormente, las pruebas pasivas del rango de movimiento pueden no ser una forma válida de predecir el rango activo de un músculo durante actividades dinámicas. Además, las pruebas musculares manuales pueden no ser una forma válida 96 Sección I MARCO TEÓRICO de analizar la fuerza en pacientes con una enfermedad en las neuronas motoras superiores. A pesar de las limitaciones de los exámenes, la generación, el análisis y la revisión de hipótesis alternativas son una parte importante del proceso de toma de decisiones médicas. La generación de hipótesis ayuda al médico a determinar la relación entre las limitaciones funcionales y las deficiencias fundamentales. Se tratan aquellas deficiencias que se relacionan directamente con las limitaciones funcionales y que se encuentran dentro del campo de tratamiento disponible (4). En resumen, un método orientado a la actividad para la evaluación se dirige a responder las siguientes preguntas: 1. ¿Hasta qué grado el paciente puede realizar actividades funcionales? 2. ¿Cuáles estrategias utiliza para ejecutar las actividades y puede adaptarlas a condiciones cambiantes de la acción? 3. ¿Cuáles son las deficiencias sensoriales, motoras y cognitivas que limitan la forma en que el paciente realiza la acción y pueden ser modificadas mediante la intervención? 4. ¿El paciente se desempeña en forma óptima dado el conjunto de deficiencias actual o la terapia puede mejorar las estrategias que emplea para realizar las actividades funcionales a pesar de las anomalías? Transición de la Evaluación al Tratamiento Los próximos tres pasos en el proceso, que corresponden al análisis e interpretación de los datos de la evaluación, al desarrollo de objetivos a corto y largo plazo y al establecimiento de un plan de tratamiento apropiado, establecen el vínculo entre la evaluación y el tratamiento. Los médicos ven obstaculizada su capacidad de discriminar lo normal de lo anormal debido a que no existen modelos para calificar la función motora normal. Con frecuencia, la determinación del desempeño normal se basa en observaciones y suposiciones visuales, si la persona emplea una estrategia para el movimiento típica, el o ella es normal. En cambio, el paciente que utiliza una estrategia atípica es considerado anormal y necesita terapia. Sin embargo, un aspecto importante de la evaluación del control motor es determinar la posibilidad de que el paciente emplee una estrategia óptima (aunque sea atípica) dado el conjunto de problemas sensoriales, motores y cognitivos implicados. Una vez completados los tres niveles de evaluación, el médico puede traspasar estos datos a un listado de problemas clasificados según la discapacidad funcional, las dificultades asociadas con las estrategias para una acción específica y las deficiencias sensoriales, motoras y cognitivas. A partir de un listado integral, terapeuta y paciente identifican los problemas más complejos, los cuales serán el blanco de las estrategias de intervención iniciales. De este modo, se establece una lista de objetivos a corto y largo plazo para el tratamiento y se formula un plan específico para cada uno de los problemas identificados. ESTABLECIMIENTO DE LOS OBJETIVOS DEL TRATAMIENTO Elaborar un plan de tratamiento moderado y racional requiere la fijación de objetivos a corto y largo plazo que sean apropiados y consistentes con los deseos y necesidades del paciente y que estén dentro de sus capacidades. Objetivos a Largo Plazo INTERPRETACIÓN DE LOS DATOS DE LA EVALUACIÓN La interpretación de los datos recolectados durante el proceso de evaluación no es una tarea fácil. Se presenta una cantidad de importantes elementos al momento de analizar la información. Por ejemplo, ¿qué criterios utilizamos para determinar la normalidad? Generalmente, la evaluación se realiza para distinguir el comportamiento motor normal del anormal y para determinar el método más apropiado para reentrenar el trastorno y recuperar la independencia funcional. Esto requiere que contemos con algunas pautas para determinar qué es “normal”. Generalmente, los objetivos a largo plazo definen el nivel de desempeño del paciente que se espera al término del proceso de tratamiento. Con frecuencia se expresan en relación con resultados funcionales, como (a) porcentaje de independencia, (b) supervisión o nivel de asistencia requerida para realizar una acción o (c) en según el equipo y la adaptación ambiental que necesita para realizar la actividad. Un ejemplo de objetivo a largo plazo sería: el paciente podrá caminar 107 metros utilizando una ortesis tobillo-pie sin pérdida de equilibrio; o, el paciente necesitará una supervisión mínima para vestirse. Capítulo Cinco Objetivos a Corto Plazo Los objetivos a corto plazo son aquellos cuyo logro se espera dentro de un periodo de tiempo razonablemente corto, por ejemplo, en un mes. Generalmente se definen según los cambios esperados en el nivel de deficiencia. Por ejemplo, el paciente adquirirá 15º de flexión en la rodilla, o aumentará la fuerza del cuadriceps como lo indica un incremento en el número de sentadillas, de cuatro a diez. O bien, estos objetivos pueden derivarse de aquellos a largo plazo, los cuales se dividen en pasos intermedios. Por ejemplo, el paciente caminará 3 metros con un mínimo de ayuda. De esta forma, las estrategias de tratamiento dirigidas a alcanzar los objetivos a corto plazo pueden centrarse en la determinación de las deficiencias y/o en lograr los pasos intermedios de las actividades funcionales. Implicancias Médicas: Tratamiento Los pasos restantes en el proceso de solucionar los problemas médicos comprende establecer un plan de cuidados integral, realizarlo y evaluar su efectividad en lograr los objetivos a corto y largo plazo. Un método orientado a la actividad para la elaboración de un plan de cuidados completo incluye aquellas estrategias motoras diseñadas para alcanzar los siguientes objetivos derivados de los tres niveles de evaluación: 1. Resolver o prevenir las deficiencias; 2. Desarrollar estrategias efectivas particulares a una actividad; y 3. Reentrenar las actividades funcionales dirigidas al objetivo. Un aspecto esencial del reentrenamiento de las habilidades funcionales es ayudar al paciente a adaptar las estrategias específicas de una acción a los cambiantes contextos medioambientales. Estos objetivos no son comprendidos en secuencia, es decir, en un orden fijo, sino que más bien en paralelo. Por lo tanto, un médico puede emplear técnicas diseñadas para centrarse en uno o más objetivos mencionados anteriormente dentro de la misma sesión de terapia. Por ejemplo, cuando se reeduca la movilidad en un paciente que tuvo una hemiplejia, el médico puede hacer que trabaje en (a) ejercicios de fortalecimiento para remediar la debilidad (deficiencia), (b) aumentar la resistencia al peso de la pierna afectada, para producir un patrón de MARCO CONCEPTUAL PARA LA PRÁCTICA MÉDICA 97 marcha más simétrico (estrategia), (c) practicar el grado de marcha (actividad funcional) y caminar sobre superficies levemente desniveladas o alrededor de obstáculos (adaptación). ESTRATEGIAS DE REENTRENAMIENTO: RECUPERACIÓN Y COMPENSACIÓN Una pregunta que surge frecuentemente durante el transcurso de la rehabilitación del paciente con una lesión en las NMS es ¿cuánto énfasis debe colocarse en fomentar la recuperación de las estrategias normales en vez de enseñar formas compensatorias para realizar una actividad? Las estrategias compensatorias son métodos habituales para satisfacer las necesidades motoras y sensoriales de una actividad utilizando mecanismos alternativos que no se emplean corrientemente. No es fácil determinar cuando facilitar las estrategias normales en lugar de enseñar métodos compensatorios, además, esto cambia de paciente en paciente. Con frecuencia, la pauta aplicada para determinar cuando se deben enseñar estrategias compensatorias es el tiempo. Es decir, en un paciente agudo, se acentúa la recuperación de la función normal, mientras que en uno crónico, el énfasis cambia a maximizar la función mediante estrategias compensatorias. Hemos encontrado útil para el proceso de toma de decisiones considerar la naturaleza de las mismas deficiencias. Las estrategias compensatorias serán necesarias para deficiencias permanentes e inalterables, sin importar que el paciente sea agudo o crónico. Un ejemplo sería el enseñar a una persona con una pérdida permanente de la función vestibular a depender de señales visuales y somatosensoriales alternativas para mantener el equilibrio durante actividades funcionales. Por otra parte, si las anomalías son temporales y modificables (mediante la recuperación natural o en respuesta a la terapia), el énfasis estaría en remediar las deficiencias y recuperar las estrategias normales de acción. Surge un problema cuando se desconoce si el problema tiene solución. Por ejemplo, con un paciente con un ACV y flacidez, a menudo no es posible predecir si permanecerá en ese estado o si recuperará el control de las extremidades afectadas. En este caso, el médico puede aplicar un proceso de toma de decisiones basado en el tiempo, trabajando hacia la recuperación de las estrategias normales en pacientes agudos y cambiando a un enfoque compensatorio en crónicos. Analizaremos las estrategias de tratamiento en 98 Sección I MARCO TEÓRICO más profundidad en los capítulos posteriores que se enfocan en el reentrenamiento de la postura, movilidad y función de las extremidades superiores. RESUMEN 1. Un marco conceptual integral para la práctica médica se fundamenta sobre cuatro elementos clave: (a) el proceso de toma de decisiones médicas que establece los pasos para la intervención; (b) la práctica orientada por la hipótesis, la cual proporciona un método para analizar las suposiciones relacionadas con la causa y naturaleza de los problemas del control motor; (c) un modelo de discapacidades que impone un orden jerárquico para los efectos de un trastorno en los individuos; y (d) una teoría sobre el control motor que sugiere los elementos esenciales para evaluar y tratar. 2. El proceso de toma de decisiones médicas implica: (a) la evaluación del paciente, (b) el análisis e interpretación de los datos de la evaluación, (c) el desarrollo de objetivos a corto y largo plazo, (d) la elaboración de un plan de tratamiento apropiado para alcanzar esos objetivos, (e) llevar a cabo el plan de tratamiento y (f) la reevaluación del paciente y el análisis de los resultados del tratamiento. 3. Durante el transcurso del tratamiento, el médico deberá generar múltiples hipótesis, proponiendo explicaciones posibles en cuanto al problema y a su causa o causas, también debe investigar estas hipótesis mediante la observación, los exámenes y los sistemas de medida. 4. Un modelo de las discapacidades proporciona un sistema jerárquico para clasificar los problemas del paciente, pueden usarse como base para organizar e interpretar los datos de la evaluación. 5. Las prácticas médicas evolucionan en paralelo con la teoría científica, a medida que los médicos asimilan los cambios en las suposiciones y los aplican a la práctica. Los métodos de neurofacilitación para el tratamiento se desarrollaron en paralelo con las teorías refleja y jerárquica del control motor. Se elaboran nuevas formas de tratamiento en respuesta a las cambiantes teorías. 6. Un método orientado a la actividad para la intervención médica se basa en una teoría de sistemas del control motor. Esencial para este enfoque es la suposición de que el movimiento surge como una interacción entre diferentes sistemas organizados alrededor de un objetivo conductual y de los diversos aspectos del entorno. 7. Una evaluación orientada a la actividad analiza el comportamiento en tres niveles, (a) la evaluación objetiva de las habilidades funcionales; (b) una descripción de las estrategias empleadas para alcanzarlas; y (c) la cuantificación de las deficiencias sensoriales, motoras y cognitivas fundamentales que limitan el desempeño. 8. Un método de tratamiento orientado a la actividad se enfoca en (a) resolver o prevenir las deficiencias, (b) desarrollar estrategias efectivas que sean específicas para una actividad y (c) en reentrenar las actividades funcionales dirigidas a los objetivos. 9. Un aspecto importante del reentrenamiento de las habilidades funcionales es ayudar al paciente a aprender a adaptar las estrategias específicas de una actividad a contextos ambientales cambiantes. Capítulo 7 DESARROLLO DEL CONTROL POSTURAL Surgimiento de la Posición Sedente Libre Coordinación Motora Contribuciones Sensoriales Relación de Teorías Refleja y de Sistemas Transición a Bipedestación Independiente Coordinación Motora Función de la Fuerza Desarrollo de Sinergias Musculares Contribuciones Sensoriales Desarrollo de la Capacidad Adaptativa Relación de Teorías Refleja y de Sistemas Perfeccionamiento del Control Bípedo Coordinación Motora Bipedestación Inmóvil Control Postural Compensatorio Contribuciones Sensoriales Desarrollo de la Adaptación Sensorial Desarrollo de Acciones Posturales Anticipatorias Resumen Introducción Control Postural y Desarrollo Hitos Motores y Surgimiento del Control Postural Teorías del Desarrollo del Control Postural Teoría Refleja/Jerárquica Reflejos Posturales en Humanos Desarrollo Reflejo de Actitud Reacciones de Enderezamiento Equilibrio y Reacciones Protectoras Función de los Reflejos en el Desarrollo Nuevos Modelos de Desarrollo Evaluación Basada en Modelos Modernos Desarrollo del Control Postural: Una Perspectiva de Sistemas Surgimiento del Control Cefálico Coordinación Motora Contribuciones Sensoriales Relación de Teorías Refleja y de Sistemas implicancias de esta investigación al momento de evaluar el control postural. INTRODUCCIÓN Durante los primeros años de vida, un niño desarrolla un increíble repertorio de habilidades, que incluyen arrastrarse, caminar y correr en forma independiente, escalar, la coordinación mano - ojo y la manipulación de objetos de diferentes maneras. El surgimiento de todas estas habilidades requiere el desarrollo de una actividad postural para apoyar los primeros movimientos. Para comprender la aparición de la movilidad y de las habilidades manipulatorias en los niños, los terapeutas necesitan entender la base postural de estas capacidades. De forma similar, comprender el mejor método terapéutico para un niño con dificultades para caminar o tomar objetos requiere el conocimiento de cualquier limitación de sus capacidades posturales. Por lo tanto, comprender la base del control postural es el primer paso para determinar el mejor método terapéutico para mejorar las destrezas relacionadas. Este capítulo analiza la investigación sobre el desarrollo del control postural y cómo contribuye a la aparición de la estabilidad y de las habilidades motoras. Capítulos posteriores plantean las Control Postural y Desarrollo Primero examinemos una parte de la evidencia que demuestra que el control postural es un elemento esencial del desarrollo motor. La investigación sobre el principio del desarrollo ha demostrado que el perfeccionamiento simultáneo de los sistemas postural, locomotor y manipulatorio es fundamental para la aparición y progreso de las habilidades de todas estas áreas. En el neonato, cuando se estabilizan los movimientos caóticos de la cabeza que normalmente perturban el equilibrio sedente del infante, surgen los movimientos y comportamientos que habitualmente se observan en infantes mayores (1). Por ejemplo, como se muestra en la Figura 7.1, el recién nacido puede comenzar a poner atención al examinador, tomar objetos y mantener los brazos a los lados, con los dedos extendidos, sugiriendo una inhibición de los reflejos de prensión y de Moro. Estos resultados apoyan el concepto de que un sistema postural inmaduro es un factor limitante 122 Capítulo Siete DESARROLLO DEL CONTROL POSTURAL 123 Figura 7.1. Estabilizar la cabeza de un neonato puede producir drásticos cambios en el comportamiento. A, Movimientos cefálicos incontrolados producen una respuesta de Moro. B, Apoyo externo del tronco y cabeza de un niño origina comportamientos más maduros incluyendo atender a personas y objetos e incluso tratar de alcanzarlos. (Adaptado de Amiel-Tison C, Grenier A. Neurological evaluation of the human infant. New York: Masson, 1980: 81.) 2 meses 6-7 meses 8-10 meses 9-10 meses 12-13 meses 14-18 meses Figura 7.2. Hitos motores que surgen con el desarrollo del control postural. (Adaptado de Shumway-Cook A, Wollacott M. Theoretical issues in assessing postural control. En: Willhelm I, ed. Physical therapy assessment in early infancy. NY: Churchill Livingstone , 1993: 163.) 124 Sección II POSTURA/EQUILIBRIO o una restricción para la aparición de otros comportamientos como los movimientos coordinados de brazo y mano, así como la inhibición de reflejos. Asimismo, se ha propuesto que un desarrollo retardado o anormal del sistema postural también puede restringir la capacidad de un niño de desarrollar habilidades motoras y manipulatorias independientes. Hitos Motores y Surgimiento del Control Postural Tradicionalmente, el desarrollo del control postural se ha asociado con una secuencia predecible de comportamientos motores llamados hitos motores. Algunos de los principales sucesos en el desarrollo se ilustran en la Figura 7.2. Estos incluyen arrastrarse, sentarse, gatear, impulsarse para ponerse de pie, bipedestación independiente y caminar. Diversos investigadores del desarrollo han descrito la secuencia y el ritmo de la aparición de estos hitos. En 1946, Arnold Gesell, un pediatra, describió la aparición de patrones generales de comportamiento en los primeros años de vida. Señaló que la dirección general del desarrollo conductual era como un movimiento de la cabeza a los pies, y de proximal a distal dentro de los segmentos. De este modo, formuló la ley de la dirección del desarrollo (2). Además, Gesell representó el desarrollo como una jerarquía en espiral. Sugirió que el desarrollo de movimientos finos no sigue una secuencia lineal estricta, siempre en avance, que mejora constantemente con el tiempo y la madurez. En cambio, Gesell creía que el desarrollo tiene una naturaleza mucho más dinámica y parece caracterizarse por la alternancia de avance y retroceso en la capacidad del desempeñar acciones. Gesell dio el ejemplo de los niños que aprenden a arrastrarse y luego a gatear. Al principio, cuando aprenden a arrastrarse, el niño utiliza principalmente un patrón de brazo simétrico, finalmente cambia a un patrón alternativo de brazo más complejo a medida que se perfecciona la capacidad para arrastrarse. Cuando el niño comienza a gatear por primera vez, se produce un regreso al patrón de brazo simétrico. Finalmente, cuando se perfecciona el gateo, ocurre la aparición de un patrón de brazo alternativo. Así, a medida que los niños progresan en cada nueva etapa del desarrollo de una habilidad, puede parecer que retroceden a una forma anterior del comportamiento cuando surgen versiones nuevas, más maduras y adaptativas de estas habilidades. La mayoría de las escalas de evaluación tradicionales para evaluar la aparición de comportamientos motores emplean normas de desarrollo establecidas por McGraw (3) y Gesell. Utilizando estas escalas, los terapeutas evalúan el desempeño de un infante o niño para habilidades funcionales que requieren control postural. Estas incluyen el sentarse, pararse, caminar sin apoyo, alcanzar objetos y cambiar de una posición sedente a bípeda. Las evaluaciones siguen un desarrollo normal y son utilizadas para identificar niños con riesgo de trastornos de desarrollo. TEORÍAS DEL DESARROLLO DEL CONTROL POSTURAL ¿Cuál es la base para el desarrollo del control postural tras esta secuencia predecible de comportamientos motores? Diversas teorías sobre el desarrollo de los niños tratan de relacionar la estructura neuronal y el comportamiento de infantes en desarrollo. Las teorías clásicas sobre el desarrollo dan gran importancia a un sustrato reflejo para la aparición de patrones maduros de comportamiento humano. Esto significa que en un niño normal la aparición del control postural y motor depende de la aparición y subsiguiente integración de reflejos. De acuerdo con estas teorías, la aparición y desaparición de estos reflejos reflejan la creciente madurez de las estructuras corticales que inhiben e integran reflejos controlados por los niveles inferiores del SNC en respuestas posturales y motoras más funcionales y voluntarias (véase Fig. 1.6 en el Capítulo 1). Esta teoría clásica ha sido llamada teoría refleja /jerárquica (4, 5). De forma alternativa, teorías más recientes del control motor, como la de sistemas, del medio ambiente y dinámica, han sugerido que el control postural surge de una compleja interacción de los sistemas musculoesquelético y neuronal denominados en conjunto sistema de control postural. La organización de elementos dentro de Capítulo Siete este sistema está determinada por la actividad y el entorno. La teoría de sistemas no niega la existencia de los reflejos, pero los considera como sólo una de las muchas influencias para el control postural y motor. Revisemos brevemente los reflejos que han sido asociados con la aparición del control postural. Teoría Refleja-Jerárquica Los reflejos posturales fueron estudiados en la primera mitad de este siglo por investigadores como Magnus (6), DeKleijn (7), Rademaker (8) y Schalterbrand (9). En este primer trabajo, los investigadores lesionaron selectivamente diferentes partes del SNC y examinaron la capacidad de un animal para orientarse. Magnus y sus colegas disminuyeron la capacidad de un animal a lo que denominaron condición cero, una situación en la cual no puede efectuarse ninguna actividad refleja. Otros animales sufrieron lesiones selectivas, dejando sistemáticamente más y más secciones del SNC sanas. De esta forma, Magnus identificó, en forma individual y colectiva, todos los reflejos que trabajaban en conjunto para mantener la orientación postural en diversas clases de animales. Magnus clasificó los reflejos posturales de DESARROLLO DEL CONTROL POSTURAL 125 animales como reacciones locales estáticas, reacciones segmentarias estáticas, reacciones generales estáticas y reacciones de enderezamiento. Las reacciones locales estáticas endurecen la extremidad del animal para sostener el peso corporal contra la gravedad. Las reacciones segmentarias estáticas implican más de un segmento del cuerpo e incluyen el reflejo flexor de retirada y el reflejo de extensión cruzada. Las reacciones generales estáticas, llamadas reflejo de actitud, involucran cambios en la posición de todo el cuerpo en respuesta a variaciones en la posición de la cabeza. Finalmente, Magnus describió una serie de cinco reacciones de enderezamiento, las cuales le permitían al animal comenzar o reanudar una especie de orientación específica del cuerpo respecto al entorno. REFLEJOS POSTURALES EN EL DESARROLLO HUMANO El análisis de los reflejos se ha vuelto una parte esencial del estudio del desarrollo motor. Muchos investigadores han tratado de documentar detalladamente el marco cronológico de la aparición y desaparición de reflejos en niños normales, con resultados muy variados. Existe poco acuerdo sobre Figura 7.3. Resumen de diversos estudios que analizaron la presencia y evolución cronológica del reflejo tónico asimétrico en el desarrollo normal. O = ausencia del reflejo. (Adaptado de Capute AJ, Accardo PJ, Vining EPG, et al. Primitive reflex profile. Baltimore: University Press, 1978: 36.) 126 Sección II POSTURA/EQUILIBRIO RTL RTAC RTSC meses RTAC RTSC RTL Figura 7.4. Los reflejos de actitud. A, El RTAC produce una extensión en el brazo frente a la cara y flexión en el brazo frente al cráneo cuando la cabeza se voltea. B, RTSC produce la extensión de las extremidades superiores y flexión de las inferiores cuando se extiende la cabeza. C, El reflejo tónico laberíntico produce un aumento en el tono del extensor cuando el cuerpo está en posición supina y flexión cuando está en decúbito prono. También se muestra la evolución cronológica de estos reflejos. (Adaptado de Barnes MR, Crutchfield CA, Heriza CB. The neurophysiological basis of patient treatment. Morgantown, W VA: Stokesville Publishing, 1978: 222. la presencia y evolución temporal de estos reflejos o sobre su importancia para el desarrollo normal o anormal (10). La Figura 7.3 resume los resultados de una cantidad de estudios que examinan la presencia y evolución temporal del reflejo tónico asimétrico del cuello en el desarrollo normal. Esta tabla muestra un desacuerdo evidente sobre si este reflejo está presente en la infancia y en cuanto a la evolución temporal de su aparición y desaparición. Reflejo de Actitud Según la teoría refleja del control postural, los reflejos tónicos de actitud producen cambios persistentes en la postura corporal, resultado de un cambio en la posición de la cabeza. Estos reflejos no son necesarios en niños normales, sino que se han observado en niños con diversos tipos de patologías neuronales. Estos reflejos incluyen (a) el reflejo tónico asimétrico del cuello (RTAC) (Fig. 7.4A), (b) el reflejo tónico simétrico del cuello (RTSC) (Fig. 7.4B) y (c) el reflejo tónico laberíntico (RTL) (Fig. 7.4C) (11). Reacciones de Enderezamiento Según un modelo reflejo-jerárquico, la interacción de las cinco reacciones de enderezamiento genera la orientación de la cabeza en el espacio y del cuerpo en relación con la cabeza y la base. Las reacciones de enderezamiento son consideradas reacciones automáticas que permiten que la persona adopte la posición erguida normal y mantenga el equilibrio al cambiar de posición (12). Las tres reacciones de enderezamiento que Capítulo Siete Enderezamiento óptico (REO) DESARROLLO DEL CONTROL POSTURAL Enderezamiento laberíntico (REL) meses 127 Cuerpo sobre cabeza (CpSCa) años (persistencia) REO REL CuSCa Figura 7.5. Las reacciones de enderezamiento que orientan la cabeza. A, La reacción de enderezamiento óptico orienta la cabeza según la visión. B, La reacción de enderezamiento laberíntica orienta la cabeza en respuesta a señales vestibulares. C, La reacción de enderezamiento cuerpo sobre cabeza emplea información propioceptiva del tacto y cuello para orientar la cabeza. También se muestra la evolución de estos reflejos. (Adaptado de Barnes MR, Crutchfield CA; Heriza CB. The neurophysiological basis of patient treatment. Morgantown, W VA: Stokesvilles Publishing, 1978: 222.) meses Landau Figura 7.6. Se muestra la reacción Landau y su evolución durante el desarrollo, la cual combina el efecto de las tres reacciones de enderezamiento de la cabeza. (Adaptado de Barnes MR, Crutchfield CA; Heriza CB. The neurophysiological basis of patient treatment. Morgantown, W VA: Stokesvilles Publishing, 1978: 222.) 128 Sección II POSTURA/EQUILIBRIO orientan la cabeza en el espacio son (a) la reacción de enderezamiento óptico (Fig. 7.5A), la cual contribuye a la alineación refleja de la cabeza utilizando impulsos visuales; (b) la reacción de enderezamiento laberíntico (Fig. 7.5B), la cual orienta la cabeza a una posición vertical erguida en respuesta a señales vestibulares (9, 13, 14); y (c) la reacción de enderezamiento cuerpo sobre cabeza (Fig. 7.5C), que conduce la cabeza en respuesta a señales propioceptivas y táctiles del cuerpo al estar en contacto con una superficie de apoyo. La reacción de Landau, ilustrada en la Figura 7.6 combina el efecto de las tres reacciones de enderezamiento (9, 15). Dos reflejos interactúan para mantener el cuerpo orientado en relación con la cabeza y la superficie. La reacción de enderezamiento cuello sobre cuerpo, ilustrada en la Figura 7.7A, orienta el cuerpo en respuesta a aferentes cervicales, los cuales informan cambios en la posición de la cabeza y cuello. Se han identificado dos formas de este reflejo: una forma inmadura, que produce una rotación del tronco, presente al nacimiento, y una madura que produce una rotación segmentaria del cuerpo (16). La reacción de enderezamiento cuerpo sobre cuerpo, ilustrada en la Figura 7.7B, mantiene el cuerpo orientado en relación con la superficie, sin importar la posición de la cabeza. Equilibrio y Reacciones Protectoras Según la teoría refleja-jerárquica, el control del equilibrio surge en asociación a una serie de reacciones de equilibrio organizadas en una secuencia. Con frecuencia, las reacciones de equilibrio se separan en tres categorías. Las reacciones de inclinación, ilustradas en la Figura 7.8 A-C, son utilizadas para controlar el centro de la gravedad en respuesta a una superficie inclinada. Las reacciones de fijación postural, Figura 7.9 AC, empleadas para la recuperación de fuerzas aplicadas a otras partes del cuerpo (17). Las Reacción de enderezamiento cuello sobre cuerpo (CuSCp) Reacción de enderezamiento cuerpo sobre cuerpo (CpSCp) meses años CuSCu CpSCp Figura 7.7. Las reacciones de enderezamiento del cuerpo. Se muestra la forma madura de A, la reacción cuello sobre cuerpo (CuSCp) y B, cuerpo sobre cuerpo (CpSCp) y sus momentos de aparición. (Adaptado de Barnes MR, Crutchfield CA; Heriza CB. The neurophysiological basis of patient treatment. Morgantown, W VA: Stokesvilles Publishing, 1978: 222.) Capítulo Siete DESARROLLO DEL CONTROL POSTURAL 129 Sendente Bipedestación Prono meses Persistencia Prono Supino Sentado Gateo Bipedestación Figura 7.8. Las reacciones de inclinación. Se piensa que las respuestas de inclinación surgen primero en A, prono, luego en supino (no ilustrada), posteriormente B, sendente, luego surge en la posición de gateo (no ilustrada) y finalmente C, en bipedestación. También se muestra la evolución de estos reflejos. (Adaptado de Barnes MR, Crutchfield CA; Heriza CB. The neurophysiological basis of patient treatment. Morgantown, W VA: Stokesvilles Publishing, 1978: 222.) respuestas del paracaídas o protectoras protegen el cuerpo de lesiones durante una caída y son ilustradas en la Figura 7.10 A-C (12). La tabla 7.1 resume la propuesta del mecanismo del reflejo postural que fundamenta la aparición del control postural y del equilibrio en los niños. Diversos investigadores han sugerido que las reacciones de equilibrio emergentes son precursores necesarios para la adquisición de hitos del desarrollo asociados; no obstante, no se produce un perfeccionamiento de las reacciones de inclinación hasta que el niño ha avanzado al hito siguiente (1820). FUNCIÓN DE LOS REFLEJOS EN EL DESARROLLO ¿Cuál es la función de los reflejos en el desarrollo motor? Los científicos no lo saben con seguridad; por lo tanto, su función en el control motor es controvertida. Muchos teóricos creen que los reflejos forman el sustrato del control motor normal. Por ejemplo, se ha sugerido que el reflejo tónico asimétrico del cuello es parte del desarrollo de la coordinación ojo-mano debido a que el movimiento de la cabeza (y ojos) pone la mano a la vista (21, 22). Sin embargo, otro estudio no mostró 130 Sección II POSTURA/EQUILIBRIO Bipedestación Prono Sedente meses Persistencia Prono Supino Sendente Gateo Bipedestación Figura 7.9. Las reacciones de fijación postural. Las reacciones de fijación estabilizan el cuerpo en respuesta a las fuerzas desestabilizadoras aplicadas al cuerpo de cualquier lugar menos la superficie de apoyo y emergen en paralelo con las reacciones de inclinación. Se ilustran las reacciones A, en prono, B, sedente y C, bipedestación. También se ilustra la evolución de estos reflejos. (Adaptado de Barnes MR, Crutchfield CA; Heriza CB. The neurophysiological basis of patient treatment. Morgantown, W VA: Stokesvilles Publishing, 1978: 222.) relación alguna entre el comportamiento de tomar objetos y la presencia o ausencia de este reflejo en un grupo de niños de 2 a 4 meses de vida (23). Muchos investigadores han insinuado que el reflejo tónico asimétrico del cuello contribuye al movimiento en adultos ya que se produce una facilitación de la extensión de las extremidades cuando se rota la cabeza (24-27). Se dice que las reacciones de enderezamientos cuello sobre cuerpo y cuerpo sobre cuerpo son la base de la rotación en infantes. Se piensa que una forma inmadura de rotación a los 4 meses de edad predice una patología del SNC, incluyendo parálisis cerebral (28) y un retraso en el desarrollo (29). Recientemente, se ha analizado la función de estos reflejos en patrones de rotación más maduros (30). Claramente, existe una inseguridad considerable sobre la contribución de la evaluación de los reflejos en la clarificación de la base del desarrollo normal y anormal en niños. Nuevos Modelos de Desarrollo Muchas de las teorías más recientes control motor presentadas en el Capítulo 1 teorías asociadas para el desarrollo motor. nociones concuerdan en la sugerencia de para el poseen Dichas que el Capítulo Siete Anterior DESARROLLO DEL CONTROL POSTURAL Lateral 131 Posterior meses Persistencia Anterior Lateral Posterior Paracaídas Tambaleo Figura 7.10. Las reacciones propioceptivas. Estas reacciones protegen al cuerpo de lesiones resultado de una caída y se desarrollan primero A, en dirección anterior, luego B, hacia los lados y C, hacia atrás. También se muestra la evolución de estos reflejos. . (Adaptado de Barnes MR, Crutchfield CA; Heriza CB. The neurophysiological basis of patient treatment. Morgantown, W VA: Stokesvilles Publishing, 1978: 222.) desarrollo implica mucho más que la maduración de los reflejos dentro del SNC. Es un proceso complejo, con nuevos comportamientos y habilidades que surgen de una interacción del niño (y sus sistemas nervioso y muculoesquelético en maduración) con el entorno. Con esta base, la aparición del control postural es igualmente atribuible a las complejas interacciones entre los sistemas neural y musculoesquelético. Estas incluyen (por favor consulte la Fig. 6.2): 1. Cambios en el sistema musculoesquelético, incluyendo el desarrollo de la fuerza muscular y variaciones en la masa relativa de los diferentes segmentos corporales; 2. El desarrollo o construcción de estructuras coordinadas o sinergias neuromusculares de respuesta empleadas para mantener el equilibrio; 3. El desarrollo de los sistemas sensoriales individuales como el somatosensorial, el visual o el vestibular; 4. El desarrollo de las estrategias sensoriales para organizar estos múltiples impulsos; 5. El desarrollo de representaciones internas esenciales para el paso de la percepción a la acción; 6. El desarrollo de mecanismos adaptativos y anticipatorios que permiten que el niño modifique la forma en que percibe y se mueve para controlar la postura (31). Aparentemente, una parte importante de la interpretación de las sensaciones y la coordinación de acciones para el control postural es la presencia de una representación interna o esquema corporal que proporciona un marco de referencia postural. Se ha propuesto que esta base se emplea como una referencia por los impulsos sensoriales que ingresan, constituyendo un elemento esencial para interpretar 132 Sección II POSTURA/EQUILIBRIO el movimiento propio y para calibrar las acciones motoras (32). Se piensa que el desarrollo de los aspectos sensoriales y motores del control postural involucra la capacidad de elaborar representaciones internas apropiadas en relación con la postura, que reflejen los patrones para organizar los impulsos sensoriales y para coordinarlos con las acciones motoras. Por ejemplo, a medida que el niño adquiere experiencia moviéndose en un ambiente gravitatorio, se desarrollarían los mapas sensorio-motores. Estos mapas relacionarían las acciones con los impulsos sensoriales entrantes de los sistemas visual, somatosensorial y vestibular. De esta forma, se desarrollarían los patrones para el movimiento y se reflejarían en relaciones sinápticas modificadas. Así, argumentan los investigadores, se realiza el paso de la sensación a las acciones motoras a través de una estructura figurativa interna o esquema corporal (32, 33). EVALUACIÓN BASADA EN MODELOS MODERNOS Según estas nuevas teorías, la evaluación del desarrollo motor involucra el análisis de la aparición de los hitos motores del comportamiento y de los sistemas de apoyo para el control postural. Además, ésta debe efectuarse dentro del contexto de diferentes actividades y ambientes. La capacidad del niño de anticiparse y adaptarse a un entorno cambiante, como lo muestra la variabilidad en el desempeño, también se incluye en un análisis del desarrollo. La capacidad de adaptar la forma en que sentimos y nos movemos es una parte esencial del desarrollo normal. Como resultado, su evaluación es tan decisiva como la adquisición de hitos motores estándares. Ya que los diferentes sistemas que afectan el control postural se desarrollan a velocidades distintas, es importante comprender cuáles componentes limitan la actividad de cada etapa del desarrollo, o al revés, cuáles empujan al sistema a un nuevo nivel de función al momento de madurar. Según los modelos más actuales de desarrollo, encontrar la conexión entre los componentes posturales esenciales y el desarrollo finalmente dirige al médico a determinar cuáles sistemas deben evaluarse y cómo cambia su contribución en las diversas etapas del desarrollo. También permite que el médico determine las intervenciones apropiadas para el sistema disfuncional. Capítulo Siete DESARROLLO DEL CONTROL POSTURAL: UNA PERSPECTIVA DE SISTEMAS Desde los primeros estudios de Gesell en 1946 que describían la naturaleza céfalo-caudal del desarrollo, diversos investigadores han descubierto excepciones a algunas de sus patrones generales de desarrollo. Por ejemplo, estudios recientes han señalado que los infantes presentan un control de las piernas en comportamientos de pataleo y de marcha con apoyo mucho antes de que puedan controlar la cabeza y tronco en el espacio (34, 35). No obstante, en el área del equilibrio y control postural, parece que el desarrollo siguiera una secuencia céfalocaudal. Surgimiento del Control Cefálico COORDINACIÓN MOTORA Heinz Prechtl, un investigador y médico de los Países Bajos (36), utilizó técnicas de ultrasonido para estudiar el control postural espontáneo en infantes durante el desarrollo prenatal. Observó los cambios posturales espontáneos y describió varios patrones motores que eran responsables de dichas variaciones. Cambios posicionales ocurrían incluso 20 veces por hora en la primera mitad del embarazo, pero disminuían en la última parte, posiblemente debido a la restricción de espacio. Prechtl (36) también trató de analizar las respuestas a las perturbaciones y señaló que fue incapaz de activar los reflejos vestibulares en el útero. Informó que el reflejo vestíbulo-ocular y la respuesta de Moro estaban ausentes en la etapa prenatal pero se encontraban al nacer y sugirió que estos reflejos eran inhibidos hasta el corte del cordón umbilical, evitando así que el feto se mueva cada vez que la madre lo haga. Prechtl también analizó el control cefálico espontáneo en los neonatos y señaló que poseen muy poco control postural o antigravitatorio al momento de nacer. Propuso que podía deberse a una carencia de fuerza muscular (una limitación musculoesquelética) o a una falta de madurez de los procesos motores que controlan la postura de cabeza y cuello a esa edad (limitación de coordinación motora). Para probar esto, examinó los movimientos cefálicos espontáneos utilizando registros de electromiogramas (EMG) y grabaciones de video para determinar la presencia de actividad muscular DESARROLLO DEL CONTROL POSTURAL 133 coordinada. No descubrió ningún patrón organizado de actividad muscular que pareciera contrarrestar la fuerza de la gravedad en forma constante. Este hallazgo sugiere que la inexistencia de control cefálico en los recién nacidos no es solamente el resultado de una falta de fuerza, sino que también se produce por la ausencia de actividad muscular organizada. Para analizar las respuestas de los infantes a las perturbaciones del equilibrio, los colocó sobre una mesa que se balaceaba, observando cualquier respuesta antigravitatoria. Los recién nacidos y los niños de hasta 8 o 10 semanas no respondían a inclinaciones cefálicas ascendentes o descendentes. No obstante, de 8 a 10 semanas, con la aparición del control cefálico espontáneo, los bebés mostraron claros patrones EMG en respuesta a la superficie inclinada y esta reacción se volvió constante aproximadamente en el tercer mes de vida. Esta investigación sugiere que la aparición de respuestas posturales coordinadas en los músculos del cuello, que fundamentan tanto el control cefálico espontáneo como las respuestas a las perturbaciones, ocurre cerca de los 2 meses de edad. No obstante, no entrega información específica sobre la capacidad de los sistemas sensoriales individuales para dirigir las respuestas posturales en el cuello. CONTRIBUCIONES SENSORIALES Incluso los bebés de 60 horas de vida son capaces de orientarse hacia una fuente de estimulación visual y pueden seguir un objeto en movimiento al orientar correctamente la cabeza (37, 38). Estos movimientos de orientación parecen ser parte de una forma global de control postural que involucra todo el cuerpo. ¿Cuándo las respuestas posturales controladas por la visión se vuelven disponibles para el infante? Para examinar las contribuciones visuales al control espontáneo de los movimientos cefálicos, Jouen y sus colegas (39) realizaron un estudio con neonatos pretérmino (32 a 34 semanas de gestación), examinaron la alineación de la cabeza con y sin feedback visual (se usaron lentes). Al principio mantuvieron la cabeza del bebé en una línea media, luego la liberaron y evaluaron los movimientos resultantes de la cabeza. Descubrieron que sin visión, se producía una significativa tendencia a girar la cabeza a la derecha, pero con visión, el neonato orientaba la cabeza a la línea media. Así, al menos desde las semanas 32 a la 34 de gestación, 134 Sección II POSTURA/EQUILIBRIO los infantes muestran un tipo simple de control postural cefálico que utiliza la visión para mantener la cabeza en una línea media. Un segundo estudio examinó la capacidad de los neonatos para generar respuestas a estímulos visuales que daban la ilusión de una perturbación postural (39, 40). Los niños fueron colocados en una habitación en la cual un patrón de rayas se movía hacia delante o atrás. Las respuestas posturales fueron calculadas con una almohada sensible a la presión detrás de la cabeza del niño. Los neonatos realizaban ajustes posturales de la cabeza en respuesta al flujo óptico; por ejemplo, cuando los patrones visuales se movían hacia atrás, los infantes parecían percibir el balanceo posterior de la cabeza, ya que movían la cabeza hacia atrás, como para compensar. La investigación también ha analizado el desarrollo inicial de las contribuciones sensoriales a las respuestas antigravitatorias en infantes. En estos experimentos, niños de 2,5 o 5 meses fueron ubicados en una silla que podía inclinarse 25º hacia la derecha o izquierda. Durante algunas pruebas, se colocó una bola de lana roja en el campo visual, para captar la atención del bebé (41, 42). Ellos mostraron una respuesta antigravitatoria (evitando que la cabeza cayera al lado hacia el cual era inclinado), la cual aumentó con el nivel de desarrollo, los bebés mayores dejaban caer la cabeza menos que los menores. Curiosamente, cuando se colocaba la bola de lana en el campo visual, ambos grupos inclinaban menos la cabeza, el efecto era más fuerte en los niños menores. Los autores concluyen que estos resultados demuestran el significativo efecto de la visión en la respuesta vestibular antigravitatoria del infante y un claro aumento de esta respuesta con la edad. No obstante, en este paradigma es difícil de determinar si el avance se debe a un aumento de la fuerza del músculo del cuello, al procesamiento somatosensorial/motor en sus músculos o al procesamiento vestibular/motor. mapa visual/motor básico está presente al nacimiento, y con la experiencia motora, el niño desarrolla patrones más perfeccionados para planificar la información visual hacia la acción. La teoría refleja sugiere que debido a que las reacciones de enderezamiento corporal y laberíntico que actúan en la cabeza surgen entre el nacimiento y los 2 meses, este tipo de planificación sensorial/motora también ocurre en estos sistemas sensoriales. Según un modelo reflejo, el reflejo de Landau, que requiere la integración de las tres reacciones de enderezamiento, no aparece hasta los 4 o 6 meses. Este hallazgo concuerda con los descubrimientos de Jouen, los que sugieren que la planificación entre los sistemas visual y vestibular para el control postural se presenta de los 2 y ½ a los 5 meses de edad. De esta forma, ambas teorías concuerdan en sugerir que la planificación de los sentidos individuales para ejecutar una acción puede preceder la planificación de los sentidos múltiples. Este tipo de planificación sensorial-a-sensorial y sensorial-a-motora puede representar el comienzo de las representaciones neurales internas necesarias para las capacidades posturales coordinadas. Surgimiento de la Posición Sedente Libre A medida que los infantes comienzan sentarse en forma independiente, desarrollando así el control del tronco, deben aprender a dominar el control del balanceo intrínseco espontáneo de la cabeza y tronco y a responder a las perturbaciones del equilibrio. Esto requiere la coordinación de la información sensorial/motora que relaciona dos segmentos del cuerpo en el control de la postura. Para realizar esto, necesitan extender los patrones para las relaciones sensorial/motora aprendidos del control postural cefálico al nuevo conjunto de músculos que controlan el tronco. Es posible que una vez que estos patrones se han establecido para los músculos del cuello, puedan ser fácilmente extendidos al control de los músculos del tronco. RELACIÓN DE LA TEORÍA REFLEJA Y DE SISTEMAS COORDINACIÓN MOTORA ¿Qué tan coherentes son las teorías refleja y de sistemas para describir el desarrollo del control cefálico? La teoría refleja/jerárquica sugiere que la coordinación visual/motora aparece a los dos meses de vida aproximadamente y es el resultado de la maduración de las reacciones de enderezamiento óptico. La teoría de sistemas sugiere que cierto Con la aparición de la posición sedente libre, los infantes desarrollan la suficiente capacidad de control del balanceo espontáneo como para permanecer erguidos. Esto sucede aproximadamente a los 6 o 7 meses de edad (43). La capacidad para responder a las perturbaciones posturales con ajustes posturales Capítulo Siete organizados parece desarrollarse simultáneamente. ¿Cómo se desarrollan los músculos que coordinan las respuestas al balanceo en el cuello y tronco? Se han empleado estudios transversales y longitudinales para explorar el desarrollo de la coordinación muscular del control del cuello y tronco en niños de 2 a 8 meses de vida (33, 44). Se utilizaron EMGs para monitorear los músculos del cuello y tronco en infantes sentados en una silla de bebé o sentados en forma independiente en una plataforma móvil, ilustrado en la Figura 7.11A. El movimiento posterior o anterior de la plataforma producía una perturbación en la postura de la cabeza y tronco del niño, requiriendo un subsiguiente ajuste compensatorio para recuperar el equilibrio. Los niños de dos meses no mostraron respuestas coordinadas y direccionalmente apropiadas a las perturbaciones de la plataforma. De 3 a 4 meses, tuvieron respuestas direccionalmente específicas en los músculos del cuello de un 40 a 60% del tiempo. A los 5 meses, cuando los infantes comenzaban a sentarse independientemente, la actividad postural coordinada en los músculos del tronco en respuesta a movimientos de la plataforma ocurría aproximadamente el 40% del tiempo. A los 8 meses de vida, los músculos del cuello y tronco se coordinaban en patrones efectivos para controlar el balanceo posterior y anterior en una posición sedente. Un estudio reciente que utilizó perturbaciones de la superficie de apoyo para el equilibrio (33) también ha indicado que aquellos movimientos de DESARROLLO DEL CONTROL POSTURAL 135 plataforma que causan balanceo posterior generaron sinergias musculares de respuesta postural más fuertes y menos variables que las generadas por un balanceo anterior. Esto puede ser causado por una mayor base de apoyo postural en dirección anterior en los infantes sentados. CONTRIBUCIONES SENSORIALES Otros estudios han analizado la capacidad de los infantes sentados sin apoyo para generar respuestas a estímulos visuales, dando la ilusión de una perturbación postural (el paradigma de la habitación móvil) (43, 45, 46). Se estudiaron niños con distintos grados de experiencia en sentarse, incluyendo bebés de 0 a 3 meses de experiencia, 4 a 6 meses y de 7 a 12 meses de experiencia. En el grupo de 0 a 3 meses, con frecuencia se detectó una completa pérdida del equilibrio en respuesta al estímulo visual, incluso cuando el niño podía mantener el equilibrio al sentarse quieto. Después de los primeros 3 meses de experiencia en sentarse, la amplitud de la respuesta declinó. Esto significa que aquellos infantes que recién se sientan dependen enormemente de los impulsos visuales para mantener la postura dinámica y esta dependencia disminuye, utilizando más los impulsos somatosensoriales, con la experiencia en la posición sedente libre. Además, Woollacott y sus colegas descubrieron que el retiro de los estímulos visuales no provocaba un trastorno en el patrón de activación Para monitorear Figura 7.11. Posturografía de plataforma móvil utilizada para estudiar los patrones de respuesta postural de niños en respuesta a una superficie móvil A, sentados y B, de pie. 136 Sección II POSTURA/EQUILIBRIO muscular en respuesta a la plataforma móvil. Concluyeron que los sistemas somatosensorial y vestibular son capaces de producir acciones posturales durante las perturbaciones sedentes sin la necesidad de la visión en infantes que aprenden a sentarse por primera vez (44). ¿Cuál es el principal sistema sensorial que controla las respuestas a las perturbaciones posturales en infantes sentados? Para contestar esta pregunta, se realizaron experimentos en los que se variaba sistemáticamente la orientación de la cabeza, en un esfuerzo por cambiar la relación entre los impulsos relacionados con el movimiento cefálico (vestibular y visual) y los impulsos propioceptivos del tronco (33). La actividad muscular coordinada que estabilizaba el tronco no cambió sin importar la orientación de la cabeza. Esto sugiere que en la posición sedente, las respuestas posturales a las perturbaciones son enormemente controladas por los impulsos somatosensoriales de las articulaciones de la cadera, no por la información vestibular o visual. Estos resultados son similares a aquellos obtenidos de adultos hacia las perturbaciones en bipedestación. Estos estudios proponen que la actividad postural coordinada del cuello y tronco se desarrolla en forma gradual, aproximadamente al mismo tiempo que el control cefálico y la capacidad para sentarse independientemente. Primero, los niños parecen proyectar las relaciones entre los impulsos sensoriales y los músculos del cuello para el control postural; posteriormente esto se extiende para incluir la musculatura del tronco con el inicio de la posición sedente libre. Estos experimentos no nos dicen qué es la responsable de la aparición de las respuestas musculares del cuello y tronco, si la maduración del sistema nervioso o el perfeccionamiento de las sinergias mediante la experiencia puesto que son graduales y parecen suceder sincrónicamente. RELACIÓN DE LA TEORÍA REFLEJA Y DE SISTEMAS La investigación que acabamos de revisar sugiere que la capacidad del niño para orientar el tronco con respecto a la cabeza y a la superficie de apoyo ocurre aproximadamente de los 6 a 8 meses de vida, coincidiendo con la aparición de la posición sedente libre. Estos resultados son bastante similares a los de estudios que utilizan un método reflejo/jerárquico. Según esos estudios, la orientación corporal surge a los 6 meses de vida con la aparición las formas maduras de las reacciones de enderezamiento de cuello sobre cuerpo y cuerpo sobre cuerpo. Aunque, normalmente, ambas reacciones de enderezamiento han sido empleadas para describir la aparición de patrones de rotación, hemos escogido sus acciones al igual que Magnus, puesto que afectan la orientación corporal hacia la cabeza/cuello (cuello sobre cuerpo) y hacia la superficie de apoyo (cuerpo sobre cuerpo). Así, parece existir un acuerdo entre las dos teorías en cuanto a la aparición del control del tronco, pero con diferentes explicaciones para el desarrollo de esos comportamientos. Transición a Bipedestación Independiente Durante el proceso de aprender a pararse independientemente, los niños deben aprender (a) a equilibrarse dentro de limites de estabilidad considerablemente reducidos en comparación a aquellos de la posición sedente y (b) a controlar los diversos grados de libertad adicionales, a medida que se suman la coordinación de la pierna y los segmentos del muslo a los del tronco y cabeza. COORDINACIÓN MOTORA Las siguientes secciones examinan la aparición de la coordinación motora durante la bipedestación inmóvil y en respuesta a las perturbaciones del equilibrio. Función de la Fuerza Diversos investigadores han sugerido que un factor primario que limita la velocidad de la aparición de la marcha independiente es el desarrollo de la fuerza muscular suficiente para apoyar al cuerpo durante el equilibrio estático y la marcha (47). ¿Puede calcularse la fuerza del músculo de la pierna de un infante para determinar si éste es el caso? Los investigadores han demostrado que a los 6 meses de vida los bebés generan fuerzas mucho mayores a su peso corporal (48). Estos experimentos sugieren que la capacidad de soportar peso contra la fuerza de gravedad en una posición bípeda ocurre mucho antes de la aparición de la bipedestación independiente y por lo tanto, probablemente no es la mayor limitación para la aparición del control postural bípedo en los infantes. Capítulo Siete Desarrollo de Sinergias Musculares ¿Cómo comienzan a aparecer las sinergias de respuesta muscular que compensan las perturbaciones al equilibrio en el infante que comienza a ponerse de pie? Estudios longitudinales han explorado su aparición en niños de 2 a 18 meses de edad, durante la transición a la bipedestación independiente (49-52). Como se ilustra en la Figura 7.11B, los infantes permanecieron en la plataforma móvil con diferentes grados de apoyo mientras se utilizaron EMGs para grabar la actividad muscular de la pierna y tronco en respuesta a una pérdida de equilibrio. La Figura 7.12 muestra los EMG de un niño durante la aparición de actividad muscular coordinada en los músculos de la pierna y tronco en respuesta a una caída posterior. Los infantes estudiados desde los 2 a los 6 meses de edad, antes DESARROLLO DEL CONTROL POSTURAL 137 de que comiencen a impulsarse para ponerse de pie, no presentaron una organización de respuesta muscular coordinada hacia las amenazas al equilibrio (Fig. 7.12A). Durante las primeras etapas de dicho comportamiento (7 a 9 meses), los infantes comenzaron a mostrar respuestas direccionalmente apropiadas en los músculos del tobillo (Fig. 7.12B). A medida que mejoró la capacidad de sostenerse, se sumaron los músculos del muslo y comenzó a surgir una secuencia distal-a-proximal (Fig. 7.12C-D) durante las últimas etapas del ponerse de pie con ayuda y la bipedestación independiente (9 a 11 meses), los músculos del tronco se activaron sistemáticamente, produciendo una sinergia completa. Para determinar si la experiencia es importante en el desarrollo de las características de la reacción postural en los niños que aprenden a pararse, se compararon las respuestas de dos grupos Antes de comenzar a impulsarse Primeras etapas G G I I T T C C 23 semanas Etapas finales G I T C Bipedestación independiente G I T C Figura 7.12. Las respuestas EMG de un niño durante la aparición de actividad muscular coordinada en los músculos de la pierna y tronco en respuesta a perturbaciones de la plataforma en A, antes de que comiencen a impulsarse para ponerse de pie, B, en las primeras etapas de dicho comportamiento, C, en las etapas finales y D, en bipedestación independiente. Abreviaturas: G, gemelos; I, isquiotibiales; T, tibial anterior; C, cuadriceps. (Adaptado de Sveistrup H, Woollacott MH. Systems contributing to the emergence and maturation of stability in postnatal development. En: Savelsbergh GJP, ed. The development of coordination in infancy. Amsterdam: Elsevier, 1993: 331.) 138 Sección II POSTURA/EQUILIBRIO de infantes en la etapa del desarrollo del equilibrio en que se impulsaban para ponerse de pie (53). A uno de los grupos se le proporcionó una amplia experiencia con las perturbaciones de la plataforma, recibiendo 300 perturbaciones en 3 días. El grupo de control no tuvo este entrenamiento. Quienes tuvieron una amplia experiencia en la plataforma fueron más capaces de activar respuestas posturales musculares y éstas estuvieron mejor organizadas. No obstante, las latencias iniciales de dichas respuestas no cambiaron. Estos resultados sugieren que la experiencia tiene la capacidad de influir en la fuerza de las conexiones de las vías sensoriales y motoras que controlan el equilibrio, incrementando así la probabilidad de generar respuestas posturales. Sin embargo, la ausencia de un efecto del entrenamiento en la latencia de la respuesta postural indica que la maduración neural puede ser un factor que limita la velocidad de la disminución de la latencia con el desarrollo. Es probable que la mielinización de las vías del sistema nervioso responsables de la reducción de las latencias de las respuestas posturales durante el desarrollo no sea afectado por el entrenamiento. CONTRIBUCIONES SENSORIALES Una vez que un niño aprende cómo organizar los músculos sinergistas para controlar la bipedestación en asociación con un sentido, ¿se transferirá automáticamente a los otros sentidos que informan un balanceo? Este no siempre es así. Parece ser que la visión dirige los músculos que controlan la postura bípeda de los 5 a 6 meses, antes de la planificación por parte del sistema somatosensorial y muchos antes de tener una amplia experiencia en la bipedestación (54). Esto sugiere que el niño debe redescubrir las sinergias cuando los impulsos somatosensoriales sean planificados para el control postural bípedo. Se examinaron los EMGs y los patrones de balanceo en respuesta al flujo visual creado por una habitación móvil de infantes y niños de diversas edades y capacidades y se compararon con los de adultos jóvenes (54). La Figura 7.13 muestra un ejemplo de un infante ubicado en una habitación móvil. El balanceo del niño fue grabado mediante un espejo de una cara con una cámara de video montada fuera de la habitación y se registraron las respuestas musculares de piernas y caderas. Los infantes que no pudieron ponerse de pie en forma independiente fueron sostenidos por sus padres por las caderas. Los niños de 5 meses de edad se balancearon en respuesta a los movimientos de la habitación; las amplitudes del balanceo aumentaron en la etapa de impulso para ponerse de pie, alcanzaron su mayor nivel en quienes caminaban en forma independiente y disminuyó a niveles bajos en caminantes experimentados (54). Las reacciones de balanceo fueron asociadas a claros patrones de respuesta muscular que empujaban al niño en la dirección del estímulo visual. Estos experimentos sugieren que el sistema visual produce respuestas posturales organizadas en infantes de pie antes que el sistema somatosensorial y que este último desarrolla sinergias posturales en forma separada en asociación con los impulsos somatosensoriales que indican balanceo. DESARROLLO DE LA CAPACIDAD ADAPTATIVA Para determinar si los procesos adaptativos de nivel superior están disponibles en el infante que se impulsa para ponerse de pie, en la fase de bipedestación independiente y en las primeras etapas de la marcha, se registró la capacidad de los niños para atenuar las respuestas posturales al flujo visual creado por la habitación móvil (54). Ninguno de los infantes en cualquiera de estas categorías conductuales pudo adaptar las respuestas posturales inapropiadas a niveles bajos, durante un periodo de cinco ejercicios. Los investigadores concluyeron que, al aparecer, los procesos adaptativos de nivel superior relacionados con el control postural no han madurado al momento de la aparición de la marcha independiente. RELACIÓN DE TEORÍAS REFLEJA Y DE SISTEMAS Las diferencias en los enfoques de los modelos reflejo-jerárquico y de sistemas hacen difícil relacionar los hallazgos que analizan la aparición de la bipedestación independiente. La teoría refleja-jerárquica diferencia las reacciones de enderezamiento subyacentes a la orientación de las reacciones de inclinación y de fijación postural esenciales para la aparición del equilibrio, proponiendo que diferentes mecanismos neurales están involucrados en estas dos funciones. Los estudios sobre la inclinación y la fijación postural no han analizado la importancia de los sistemas sensoriales individuales para estas reacciones, ni su capacidad de adaptación. Capítulo Siete DESARROLLO DEL CONTROL POSTURAL 139 Figura 7.13. Diagrama que ilustra el paradigma de la habitación móvil empleado para analizar el desarrollo de las contribuciones visuales al control postural. (De Sveistrup H, Woollacott MH. Systems contributing to the emergence and maturation of stability in postnatal development. En: Savelsbergh GJP, ed. The development of coordination in infancy. Amsterdam: Elsevier, 1993: 324.) La investigación basada en los sistemas sugiere que la evolución de los comportamientos de estabilidad emergentes es diferente en cada uno de los sistemas sensoriales. Los impulsos visuales que relacionan la posición del cuerpo en el espacio dirigen las acciones musculares que controlan la posición del cuerpo antes que los impulsos del sistema somatosensorial. Aún no se conoce la forma en que los primeros impulsos vestibulares planifican las acciones de la postura bípeda. Los resultados de los estudios basados en los sistemas sugieren que, para la mayoría, la experiencia en una postura específica es importante para la información sensorial sobre la posición del cuerpo en el espacio que será utilizada para las acciones musculares que controlan dichos elementos. Perfeccionamiento del Control Bípedo A medida que los niños maduran, se perfeccionan los ajustes posturales. La aparición de niveles adultos de control sucede en diferentes momentos para los distintos aspectos del control postural. La siguiente sección revisa la literatura sobre el perfeccionamiento del control postural bípedo. COORDINACIÓN MOTORA Bipedestación Inmóvil ¿Cómo cambia el control del balanceo espontáneo durante la bipedestación inmóvil a medida que los niños se desarrollan? ¿Los niños son inherentemente más estables que los adultos? Los niños son más pequeños, por lo tanto están más cerca de la tierra. ¿Su altura hace el equilibrarse una acción más fácil? Cualquiera que haya visto a un pequeño intrépido descender una empinada pendiente con relativa facilidad, cayendo y levantándose puede suponer que su tarea es más fácil. ¡No tienen que caer una gran distancia! En realidad, aunque los niños son más pequeños que los adultos, son proporcionalmente diferentes. Los niños son pesados de la cintura hacia arriba. El tamaño relativo de la cabeza, en comparación con las extremidades inferiores, sitúa el centro de 140 Sección II POSTURA/EQUILIBRIO gravedad aproximadamente en la T12 en un niño, a diferencia de la L5 de un adulto. Debido a su menor altura y a la diferencia en la ubicación de su centro de gravedad, los niños se balancean a una mayor velocidad que los adultos. Así, la actividad del equilibrio estático es ligeramente más difícil puesto que el cuerpo se mueve a una mayor velocidad durante el desequilibrio (55). Un número de investigaciones ha analizado los cambios del balanceo espontáneo con el desarrollo (56, 57). Un estudio que examinó a niños de 2 a 14 años demostró que la amplitud del balanceo disminuye con la edad. Existía una variación considerable en la amplitud del balanceo en los niños pequeño, la cual disminuía sistemáticamente con la edad y con el aumento del equilibrio. Los efectos de cerrar los ojos fueron representados por el grado de Romberg (el balanceo con ojos cerrados expresado como un porcentaje del balanceo con ojos abiertos), entregando una indicación de las contribuciones de la visión al equilibrio durante la bipedestación inmóvil. Se detectaron grados de Romberg muy bajos en los niños más pequeños que completaron la tarea (4 años) con valores menores a 100%. Esto indica que ellos se balanceaban más con los ojos abiertos que cerrados (56). El balanceo espontáneo en los niños alcanza niveles adultos de los 9 a 12 años en la situación de ojos abiertos y de los 12 a 15 años para la de ojos cerrados. La velocidad del balanceo también disminuyó con la edad, alcanzando niveles adultos de los 12 a los 15 años de edad (57). Control Postural Compensatorio El perfeccionamiento de los ajustes compensatorios del equilibrio en niños de 15 meses a 10 años de edad ha sido analizado por diversos investigadores empleando una plataforma móvil para examinar los cambios en el control postural (58-61). La investigación ha demostrado que las respuestas posturales compensatorias de los niños pequeños (15 meses de vida) son más variables y lentas que las de adultos (58). Estas lentas respuestas musculares y las rápidas tasas de aceleración del balanceo observadas en niños pequeños producen amplitudes mayores y con frecuencia más oscilatorias que las de niños mayores y adultos. Incluso niños de 1 1/2 a tres años de edad generalmente producían respuestas posturales bien organizadas a las perturbaciones posturales al estar en bipedestación (59). Sin embargo, las amplitudes de estas respuestas son mayores y sus latencias y duraciones son más largas que las de adultos. Otros estudios también han descubierto una mayor duración de las respuestas posturales de niños pequeños y adicionalmente han observado la activación de los reflejos de estiramiento monosináptico de niños pequeños en respuesta a perturbaciones de la plataforma. Estas respuestas desaparecen con la madurez (60, 61). De forma sorprendente, las respuestas posturales en los niños de 4 a 6 años de edad son, en general, más lentas y variables que la de menores de 15 meses a 3 años, de 7 a 10 años o en adultos, sugiriendo una aparente retroceso en la organización de las respuestas posturales. La Figura 7.14 compara los EMGs del grupo de cuatro años. En estos estudios, desde los 7 a los 10 años de vida, las respuestas posturales fueron básicamente como las de adultos. No hubo diferencias significativas en la latencia inicial, variabilidad o coordinación temporal entre los músculos de las sinergias de la pierna entre dicho grupo y los adultos (59). ¿Por qué las acciones posturales son mucho más variables en niños de 4 a 6 años? Puede ser importante el que la variación de los parámetros de respuesta de niños de 4 a 6 años ocurre durante un periodo de crecimiento desproporcionado con respecto a los cambios esenciales en el cuerpo (59). Se ha sugerido que las variaciones discontinuas observadas en el desarrollo de muchas habilidades incluyendo el control postural, pueden ser el resultado de cambios dimensionales críticos en el cuerpo del niño en crecimiento (62). El sistema permanecería en un estado de estabilidad hasta que tales cambios alcanzaran un punto donde programas motores anteriores ya no sean altamente efectivos. En ese momento, el sistema sufriría un periodo de transición marcado por la inestabilidad y variabilidad y luego surgiría un nuevo periodo de estabilidad. El trabajo reciente que analiza los movimientos de diferentes segmentos corporales en respuesta a perturbaciones de plataforma en niños y adultos (63), ha demostrado que la cinemática de los movimientos corporales pasivos provocados por las traslaciones son muy similares en los niños de 4 a 6, 7 a 9 años y en los adultos. Así, es más probable que los cambios en respuesta a las latencias y variabilidad observados en niños de 4 a 6 años de edad representen cambios en el desarrollo del mismo sistema nervioso. Capítulo Siete 1 1 2 2 3 3 27 meses 141 5 años 1 1 2 2 3 3 7 años DESARROLLO DEL CONTROL POSTURAL ADULTO Figura 7.14. Una comparación de los patrones de activación muscular en los músculos de la pierna y tronco en respuesta a perturbaciones de plataforma hacia delante produciendo un balanceo posterior en grupos de cuatro edades de sujetos normales. Tres respuestas sucesivas a las perturbaciones de la plataforma se muestran para cada niño. Las perturbaciones de la plataforma comenzaron al inicio de la grabación del electromiograma. Abreviaciones: T, tibial anterior; C, cuadriceps; G, gemelos; I, isquiotibiales. (De Shumway-Cook A, Woollacott M. The growth of stability: postural control from a developmental perspective. J Motor Behav 1985; 17: 136.) CONTRIBUCIONES SENSORIALES Los impulsos visuales afectan el control del equilibrio de diversas formas. Para determinar estos efectos, es posible estimular las respuestas del equilibrio con impulsos visuales. De forma alternativa, se puede retirar la visión y ver si existe algún déficit en el funcionamiento del equilibrio. El retirar los impulsos visuales con lentes opacos durante los movimientos de una plataforma horizontal tiene un sorprendente efecto en la organización de las respuestas posturales en niños de 2 a 7 años (44). Estudios anteriores han descubierto que adultos con lentes opacos no muestran diferencias significativas en la organización o sincronización de las respuestas musculares. En cambio, de los 2 a 3 años, fue más probable que las respuestas posturales se activaran con latencias iniciales menores. En los niños de 4 a 6 años, nuevamente los patrones de respuesta muscular tuvieron una mayor probabilidad de activación, pero la sincronización de las respuestas fue más variable. ¿Cuál es la relevancia de las respuestas posturales más rápidas y con una organización más sistemática cuando no se cuenta con la visión? 142 Sección II POSTURA/EQUILIBRIO Significa que las señales visuales no son necesarias para activar las respuestas posturales de niños de 2 años. De hecho, el retiro de las señales visuales realmente puede aumentar la sensibilidad del sistema postural a las señales propioceptivas y vestibulares restantes. Estos hallazgos sostienen el concepto de que la visión puede ser un sentido dominante para el control postural en el grupo de 2 a 3 años. Cuando la visión se retira, se produce un cambio desde la utilización de un impulso visual con una latencia mayor con los ojos abiertos hacia los impulsos propioceptivos de menor latencia con los ojos cerrados (44). DESARROLLO DE LA ADAPTACIÓN SENSORIAL El control postural se caracteriza por la capacidad de adaptar la forma en que empleamos la información sensorial sobre la posición y movimiento del cuerpo en el espacio en las cambiantes actividades y condiciones ambientales. El proceso de organizar y adaptar los impulsos sensoriales del control postural implica determinar la exactitud de los estímulos entrantes y seleccionar el sentido más apropiado para la orientación, según el contexto. Este proceso supone cambiar la importancia relativa de los impulsos sensoriales para el control postural, dependiendo de la exactitud sobre la orientación (64, 65). ¿Cómo el SNC aprende a interpretar la información de los receptores visuales, vestibulares y somatosensoriales y a relacionarlos con las acciones posturales? Ya hemos descrito los hallazgos de los experimentos con habitaciones móviles que sugieren que el sistema visual posee un papel predominante en el desarrollo de las acciones posturales. Es decir, los impulsos visuales que informan la posición del cuerpo en el espacio parecen planificar las acciones musculares antes que otro sistema sensorial. En los niños pequeños, el uso invariable de los impulsos visuales para el control postural a veces puede ocultar la capacidad de otros sentidos para activar las acciones posturales. Los resultados de los experimentos en los que niños se balancearon sin impulsos visuales sugieren que en ciertos grupos etarios, las acciones posturales activadas por otros impulsos sensoriales pueden mejor organizarse que las asociadas a la visión. También se han empleado posturografías de plataforma en conjunto con un entorno visual móvil para examinar el desarrollo de la integración intersensorial para el control postural. Los protocolos de plataforma utilizados en el estudio de la organización y selección de los sentidos para el control postural fueron descritos en detalles en el capítulo anterior. El desarrollo de la adaptación sensorial en niños de 2 a 9 años fue estudiado utilizando una modificación de dicho protocolo (59). Los infantes de 4 a 6 años se balancearon más que los niños mayores y adultos, incluso cuando estaban presentes los tres impulsos sensoriales (situación 1). Con los ojos cerrados (situación 2), su estabilidad disminuía más, pero no perdían el equilibrio. Reducir la exactitud de la información somatosensorial para el control postural rotando la superficie de la plataforma (situación 3) reducía más la estabilidad del grupo de 4 a 6 años, y la mitad de ellos perdió el equilibrio. Cuando estos niños debían mantener el equilibrio utilizando principalmente la información vestibular para el control postural, sólo uno resbaló. En cambio, ninguno de los niños de 7 a 9 años perdió el equilibrio. La Figura 7.15 compara el balanceo corporal de niños de diversas edades y adultos en estas cuatro situaciones sensoriales (59). Estos resultados sugieren que los niños menores a 7 años son incapaces de equilibrarse eficientemente cuando se retiran las señales somatosensoriales y visuales, dejando sólo las señales vestibulares para controlar la estabilidad. Además, los menores a 7 años muestran una reducida capacidad de adaptar los sentidos para el control postural apropiadamente cuando uno o más de estos sentidos son inexactos en entregar la información de la orientación corporal. Desarrollo de las Acciones Posturales Anticipatorias El movimiento complejo posee componentes posturales y voluntarios; el factor postural establece un marco de estabilidad que sostiene al segundo elemento, el del movimiento primario (66). Sin este marco postural de apoyo, se deteriora la acción especializada, como se aprecia en pacientes con diversos problemas motores. El desarrollo del comportamiento de tomar objetos en infantes muestra los cambios que equilibran el desarrollo postural. Las últimas secciones de esta obra detallan el desarrollo de la función manipulatoria. Incluso los infantes de 9 meses presentan una activación de los músculos posturales del tronco antes del desarrollo de la mayoría de los Capítulo Siete DESARROLLO DEL CONTROL POSTURAL 143 Índice de Estabilidad % de Balanceo Máximo CAÍDA Figura 7.15. Comparación del balanceo corporal de niños de 4 a 6 años, de 7 a 10 y adultos en las cuatro situaciones. A, Ojos abiertos, superficie de apoyo firme. B, Ojos cerrados, superficie de apoyo firme. C, Ojos abiertos, superficie inestable D, Ojos cerrados, superficie inestable. (Adaptado de Shumway-Cook A, Woollacott M. The growth stability: postural control from a developmental perspective. J Motor Behav 1985; 17: 141.) movimientos de alcance, aunque no de todos (67). En el momento en que los infantes son capaces de sentarse en forma independiente y muestran movimientos de alcance relativamente maduros, también presentan una activación anticipatoria de los músculos posturales para estabilizar movimientos voluntarios en posición sedente. Los niños de 12 a 15 meses son capaces de activar músculos posturales antes que los movimientos de brazos mientras están de pie (58). Desde los 4 a 6 años, los ajustes posturales anticipatorios que preceden los movimientos del brazo en bipedestación son esencialmente maduros (68, 69). La Tabla 7.2 resume la aparición del control postural desde una perspectiva de sistemas. Al comparar las Tablas 7.1 y 7.2, puede ver las similitudes y diferencias entre este modelo y el reflejo-jerárquico en la descripción de la aparición del control postural en niños neurológicamente sanos. 144 Sección II POSTURA/EQUILIBRIO RESUMEN 1. El desarrollo del control postural es un aspecto esencial del desarrollo de acciones complejas, como la locomoción y la manipulación 2. Siendo coherentes con los principios para el desarrollo de Gessell, el desarrollo postural parece caracterizarse por una progresión céfalo-caudal del control. 3. La aparición del control postural puede caracterizarse por el desarrollo de patrones que relacionan los impulsos sensoriales, que informan la posición del cuerpo respecto al entorno, con las acciones motoras que controlan la posición del cuerpo. a. El control comienza en el segmento de la cabeza. El primer sentido que planifica el control cefálico parece ser la visión. b. Cuando los infantes comienzan a sentarse independientemente, aprenden a coordinar la información sensorio-motora que relaciona los segmento de la cabeza y del tronco, extendiendo los patrones sensorio-motores del control postural cefálico a los músculos del tronco. c. La planificación individual de los sentidos para la acción puede preceder la planificación múltiple de los sentidos, creando así las representaciones neurales internas necesarias para las capacidades posturales coordinadas. 4. El control postural anticipatorio, que proporciona un marco de apoyo para los movimientos complejos, se desarrolla en paralelo con el control postural reactivo. 5. Las capacidades adaptativas que permiten que el niño modifique las estrategias sensoriales y motoras según las cambiantes actividades y condiciones ambientales de desarrollan posteriormente. La experiencia en la utilización de estrategias sensoriales y motoras para la postura puede tener una función en el desarrollo de las capacidades adaptativas. 6. La mejor forma caracterizar el desarrollo del control postural es como un continuo desarrollo de múltiples sistemas sensoriales y motores, los cuales se manifiestan conductualmente en la progresión discontinua Capítulo Siete de los hitos motores. Las nuevas estrategias para sentir y moverse pueden asociarse al aparente retroceso en el comportamiento cuando los niños incorporan nuevas estrategias para el control postural a su repertorio. 7. No todos los sistemas que contribuyen a la aparición del control postural se desarrollan al mismo tiempo. Los componentes que limitan la velocidad determinan el ritmo al cual surge un comportamiento independiente. Así, la aparición del control postural debe esperar el desarrollo de los componentes esenciales más lentos. 8. Se ha generado un gran debate en los últimos años sobre los méritos relativos de los modelos DESARROLLO DEL CONTROL POSTURAL 145 reflejo-jerárquico y de sistemas que explican el desarrollo postural. En muchos sentidos, los dos modelos concuerdan. Sus diferencias incluyen (a) el modelo reflejo-jerárquico ve el control del equilibrio desde una perspectiva reactiva, mientras que el de sistemas acentúa la importancia de los aspectos anticipatorio, reactivo y adaptativo del sistema y (b) el modelo reflejo-jerárquico tiende a ponderar el papel de la maduración del SNC más que la experiencia, mientras que el de sistemas enfatiza la función de uno sobre el otro. Capítulo 8 ENVEJECIMIENTO Y CONTROL POSTURAL Sistemas Sensoriales Cambios en los Sistemas Sensoriales Individuales Somatosensorial Visual Vestibular Deficiencias Multisensoriales Adaptación de los Sentidos al Control Postural Capacidades Posturales Anticipatorias Problemas Cognitivos y Control Postural Recuperación del Equilibrio Resumen Introducción Modelos de Envejecimiento Factores Primarios y Secundarios del Envejecimiento Heterogeneidad del Envejecimiento Indicadores Conductuales de la Inestabilidad Análisis de los Sistemas del Control Postural Sistema Musculoesquelético Sistema Neuromuscular Cambios en la Bipedestación Inmóvil Cambios en las Estrategias Motoras durante las Perturbaciones a la Bipedestación Adaptación de los Movimientos a las Actividades y Entornos Cambiantes generado diversos modelos de envejecimiento (7-9). Dos de ellos se ilustran en la Figura 8.1. El primer modelo (Fig. 8.1A) describe el proceso del envejecimiento como una disminución lineal de la función neural en todos los niveles del sistema nervioso central (SNC). Predice que, a medida que desciende el número de neuronas en una parte específica, se manifiestan diversos estados patológicos (8). En cambio, un segundo modelo de envejecimiento (Fig. 8.1B) sugiere que el SNC continúa funcionando a un nivel relativamente alto hasta la muerte, a no ser que un accidente o una enfermedad afecte una sección específica del SNC. Por lo tanto, una patología en una sección específica puede ocasionar una rápida disminución de una función neural particular (8). Estos modelos generan conclusiones muy diferentes sobre lo inevitable del deterioro funcional con el envejecimiento. El primer modelo ofrece una perspectiva bastante pesimista, puesto que sugiere que la pérdida neuronal es irremediable, por lo cual el deterioro funcional es un efecto invariable de envejecer. Este tipo de razonamiento puede formar percepciones autolimitantes en adultos mayores sobre lo que son capaces de hacer (10). Es posible que este tipo de percepciones sea reforzado inadvertidamente por el profesional médico, quien podría tener una visión limitada sobre las capacidades de los adultos mayores. Por ejemplo, al evaluar una persona mayor, un terapeuta puede percibir que la fuerza del paciente es buena, considerando su edad. Como resultado, un grado de fuerza 3 de 5, que nunca sería aceptable para una persona de 30 años, con frecuencia es considerado normal para alguien de 70 años. INTRODUCCIÓN ¿Por qué el Sr. Jones a la edad de 90 años puede correr maratones, mientras que el Sr. Smith a los 68 años está en un hogar de ancianos, condenado a una silla de ruedas y sin poder caminar hasta el baño sin ayuda? Claramente, la respuesta a esta pregunta es compleja. Muchos factores afectan los resultados relacionados a la salud y movilidad. Estos factores contribuyen a las enormes diferencias de las capacidades entre los adultos mayores. Este capítulo no describe todos los aspectos del envejecimiento. Más bien, el objetivo está en los cambios relacionados con la edad que ocurren en los sistemas esenciales para el control postural. Revisamos la investigación que examina los cambios vinculados a la edad en los sistemas cuya disfunción puede contribuir a la inestabilidad entre los adultos mayores y los últimos estudios que observan los efectos del entrenamiento en el mejoramiento de la función del equilibrio en estos sistemas. Es importante tener en mente algunos comentarios preliminares sobre la investigación que analiza los cambios en los adultos mayores. Modelos de Envejecimiento Aunque muchos estudios han analizado el proceso del envejecimiento y han demostrado que en muchos adultos mayores se produce un deterioro en una cantidad de procesos sensoriales y motores, los científicos no han llegado a un acuerdo sobre cómo y porqué envejecemos (1-6). Esto ha 146 Capítulo Ocho Figura 8.1. Dos modelos de envejecimiento. A, El primer modelo sugiere que el envejecimiento se asocia con el deterioro inevitable de la función neuronal en todos los sistemas. B, En cambio, para el segundo modelo, la función neuronal permanece óptima con la edad a no ser que accidentes o enfermedades específicas afecten partes individuales del sistema (De Woollacott M. Aging, posture control, and movement preparation. En: Woollacott MH, Shumway-Cook A, eds. Development of posture and gait across the lifespan. Columbia, SC: University of South Carolina Press, 1989: 156.) En cambio, el otro modelo de envejecimiento posee un punto de vista más optimista (8). Se espera una función óptima del SNC con factores de experiencia óptimos a no ser que se produzca una patología inesperada. Los factores de experiencia implican llevar una vida sana y activa. En este caso, cuando un terapeuta evalúa una persona mayor, se espera que las funciones serán óptimas. Si se detecta un deterioro en cualquier área del sistema nervioso, esta perspectiva permitirá que el terapeuta trabaje en las estrategias de rehabilitación orientadas a restituir la función de un adulto joven normal. Factores Primarios y Secundarios del Envejecimiento Muchos científicos creen que los factores que contribuyen al envejecimiento pueden ser clasificados como primarios o secundarios (9). Los factores primarios, como las características genéticas, contribuyen al deterioro inevitable de la ENVEJECIMIENTO Y CONTROL POSTURAL 147 función neuronal de un sistema. Un ejemplo de una predisposición genética a una enfermedad podría ser el caso de la persona que porta los genes para la degeneración de las neuronas auditivas y que, al pasar los años, sufre una pérdida de la audición. La predisposición genética puede interactuar con los factores medioambientales. Por ejemplo, en una persona que proviene de una familia con tendencia a la pérdida auditiva y que trabaja en un ambiente ruidoso, el proceso de la enfermedad puede acelerarse por una combinación de las influencias genéticas y ambientales. Los factores primarios no conllevan necesariamente a un deterioro generalizado, más bien a una pérdida de la función dentro de sistemas específicos (9). Las investigaciones están comenzando a sugerir que los factores secundarios tienen un profundo efecto en el envejecimiento (10). Los factores secundarios, o de la experiencia, están más o menos bajo nuestro control. Algunos de ellos incluyen la nutrición, ejercicios, lesiones y patologías que afectan el cuerpo y la mente. También se encuentran en esta categoría los factores ambientales como la contaminación atmosférica y los cancerígenos del agua que bebemos, aunque usted puede no estar de acuerdo en que estos factores están bajo su control. Los científicos han demostrado que una nutrición apropiada produce vidas más largas y saludables (11). Más aún, estudios en animales han confirmado que una restricción alimentaria aumenta el plazo vital (12, 13). Además, se ha comprobado que los programas de ejercicios mejoran la salud cardiovascular, controlan la obesidad y aumentan la función física y mental. Los beneficios obtenidos en capacidad aeróbica, fuerza muscular y flexibilidad pueden mejorar la edad biológica de 10 a 20 años, lo cual puede retardar la edad de dependencia y aumentar la calidad de los años de vida restantes (13, 14). La conciencia de que cómo envejecemos es ampliamente determinado por la forma en que vivimos conlleva a un énfasis en la medicina preventiva (15), también tiene implicancias para la rehabilitación. Los terapeutas trabajan para ayudar a pacientes ancianos que han sufrido una patología a volver a un estilo de vida óptimo. De esta forma, los factores que determinan la salud y movilidad del Sr. Jones y del Sr. Smith son una combinación de factores primarios del envejecimiento, principalmente genéticos, sobre los cuales ellos tienen un control limitado, y de factores secundarios, principalmente de la experiencia, sobre los cuales ellos tienen un control considerable. 148 Sección II POSTURA Y EQUILIBRIO Parece ser que el envejecimiento, sea primario o secundario, no se caracteriza necesariamente por un deterioro general de todas las funciones, más bien, puede limitarse a estructuras y funciones neuronales específicas. Esto concuerda con el tema principal de este libro, la función y la disfunción no son generalizadas, sino que surgen de la interacción de las capacidades del individuo para llevar a cabo actividades dentro de contextos ambientales específicos. Heterogeneidad del Envejecimiento Ciertos estudios no evidencian ningún cambio en la función de los subsistemas neurales que controlan la postura y el movimiento con la edad (16), mientras que otros muestran un grave deterioro en las funciones de adultos mayores (17). ¿Cómo puede existir tal discrepancia en análisis que exponen los cambios relacionados con la edad en los sistemas para la postura y marcha? La razón puede ser las diferencias fundamentales en la definición que los investigadores aplican para clasificar a un individuo como anciano. Por ejemplo, algunos investigadores han clasificado al adulto mayor como alguien sobre los 60 años de vida. Cuando no se emplea ningún criterio excluyente en el estudio de adultos mayores, los resultados pueden ser muy diferentes a cuando se utilizan criterios restrictivos para incluir individuos. Por ejemplo, un estudio sobre los efectos del envejecimiento en la capacidad de marcha seleccionó un grupo de 71 personas cuyo rango de edad era de 60 a 99 años, sin usar un criterio excluyente por una posible patología (17). Estos investigadores observaron que la velocidad media de marcha de sus adultos mayores era menor que la cualquier otro estudio anterior. En cambio, otro experimento examinó la marcha en adultos mayores saludables. En este estudio, fueron examinados 1.187 individuos de 65 años o más para descubrir a 32 que no tenían patologías, es decir, no padecían trastornos en los sistemas musculoesquelético, neurológico o cardiovascular ni tenían un historial previo de caídas (16). Sorprendentemente, este análisis no encontró diferencias importantes entre sus adultos mayores y menores al comparar cuatro parámetros que calculaban la variabilidad de la marcha. Así se concluyó que un aumento en la variabilidad del ciclo de la marcha entre adultos mayores no era normal, sino que siempre se debía a una patología. Estos tipos de resultados sugieren que existe una gran heterogeneidad entre los adultos mayores. Esta notable variabilidad nos recuerda que es importante no suponer que en todos los adultos se produce un deterioro de las capacidades físicas. INDICADORES CONDUCTUALES DE LA INESTABILIDAD Las estadísticas de lesiones y accidentes de adultos mayores indican que las caídas son la séptima causa principal de muerte en personas de más de 75 años (18). ¿Cuáles son los factores que contribuyen a estas pérdidas de equilibrio? Muchos de los primeros estudios sobre este tipo de accidentes en ancianos esperaban aislar una causa única de las caídas para un adulto mayor particular, como vértigo, una neuropatía sensorial o una hipotensión postural. En cambio, la investigación más actual indica que existen múltiples factores que contribuyen a esas caídas, incluyendo elementos fisiológicos y musculoesqueléticos intrínsecos y factores ambientales extrínsecos (19 a 21). Para examinar estos factores, Lipsitz y sus colegas observaron por 1 año un grupo de adultos mayores sobre los 70 años de edad que formaban parte de una comunidad, e identificaron todas las caídas que ocurrieron (21). Descubrieron que una cantidad de factores se asociaba con un riego de caída elevado, incluyendo una actividad física reducida, un deterioro en la fuerza muscular proximal reducida y una menor estabilidad al estar de pie. Otros factores significativos incluyeron artritis en las rodillas, hemiplejia, deficiencias de la marcha, hipotensión y el uso de fármacos psicotrópicos. Las conclusiones de este estudio fueron que la mayoría de las caídas en los adultos mayores implican múltiples factores de riesgo, de los cuales muchos pueden solucionarse. De este modo, se sugirió que el médico que trabaja con un adulto mayor debería determinar los factores extrínsecos e intrínsecos asociados con una caída particular y reducir o corregir la mayor cantidad posible de ellos. El estudio de los factores intrínsecos que contribuyen a las caídas ha incluido el análisis de la función del control del equilibrio. Diversos investigadores, incluyendo a Tinetti, de Estados Unidos, Berg, de Canadá, y a Mathias y sus colegas, de Inglaterra, han calculado las habilidades funcionales relacionadas con el equilibrio a fin de identificar aquellas personas con un alto riesgo de caídas (19, 22-24). Las habilidades funcionales incluyen el sentarse, ponerse de pie y caminar sin Capítulo Ocho ayuda, pararse y alcanzar objetos, realizar un giro de 360º y moverse de una posición bípeda a una sedente. Un nuevo método para la comprensión de la función del equilibrio en los ancianos examina las variables específicas relacionadas con el control postural normal y determina el grado al cual el deterioro de sus funciones contribuye a la pérdida de estabilidad y movilidad en los ancianos. En las secciones restantes de este capítulo analizaremos los factores intrínsecos relacionados con los problemas de equilibrio en el adulto mayor desde una perspectiva de sistemas. Discutiremos los cambios en los sistemas motores, sensoriales y adaptativos de nivel superior, así como el uso de las respuestas posturales anticipatorias para efectuar un movimiento voluntario. Los estudios sobre la capacidad de los adultos mayores para integrar los ajustes del equilibrio en el ciclo de la marcha se tratan en la sección sobre movilidad de esta obra. ENVEJECIMIENTO Y CONTROL POSTURAL 149 obstante, se ha sugerido que la cantidad de fuerza requerida para la función física depende de la actividad. Por ejemplo, se ha mencionado que la típica mujer saludable de 80 años está muy cerca, o en el mismo valor, del umbral de fuerza del cuadriceps necesario para levantarse de una silla (28). Cuando la fuerza cae bajo el umbral obligatorio para una actividad, se produce una discapacidad funcional. Una disminución en el rango de movilidad (29) y una pérdida de la flexibilidad espinal en muchos adultos mayores puede generar una postura flexionada o encorvada (Fig. 8.2) (1). Esto puede asociarse con otros cambios en la alineación postural, incluyendo una variación en el desplazamiento vertical del centro de gravedad hacia los talones (30). Otras enfermedades, como la artritis, pueden producir una disminución en el rango de movimiento de muchas articulaciones del cuerpo. Además, el dolor puede limitar el rango funcional de una articulación en particular (30). ANÁLISIS DE LOS SISTEMAS DEL CONTROL POSTURAL En los capítulos anteriores, definimos el control postural como la capacidad para controlar la posición del cuerpo en el espacio con el propósito de la estabilidad y la orientación, además, analizamos los diversos sistemas que contribuyen a dicho proceso (véase Fig. 6.2). ¿Qué han aprendido los investigadores sobre cómo los cambios en estos sistemas ayudan a aumentar la probabilidad de caídas en adultos mayores? Sistema Musculoesquelético Diversos investigadores han reportado los cambios en el sistema musculoesquelético de muchos adultos mayores, incluyendo los laboratorios de Buchner y Wolfson de Estados Unidos y el de Anniansson en Escandinavia (2527). La fuerza muscular de las extremidades inferiores puede reducirse en hasta un 40% desde los 30 a 80 años (26). Esta afección es más grave en los residentes de hogares de ancianos con un historial de caídas (27). En estos individuos, la fuerza muscular media de rodilla y tobillo se redujo de dos a cuatro veces, respectivamente, en comparación con personas que no sufren caídas Los investigadores han demostrado que la unión entre la fuerza y el funcionamiento físico es enorme, más del 20% de la variabilidad del estado funcional se explica por la fuerza relativa (25). No Cabeza hacia delante Cifosis Lordosis Flexión de la cadera Flexión de la rodilla Figura 8.2. Los cambios en la flexibilidad espinal pueden producir una postura flexionada o encorvada en muchos adultos mayores. (Adaptado de Lewis C, Bottomley J. Musculoskeletal changes with age. En: Lewis C, ed. Aging: health care’s challenge. 2nd ed. Philadelphia: FA Davis, 1990: 146.) 150 Sección II POSTURA Y EQUILIBRIO Sistema Neuromuscular El sistema neuromuscular contribuye al control postural mediante la coordinación de las fuerzas eficaces para el control de la posición del cuerpo en el espacio. CAMBIOS EN LA BIPEDESTACIÓN INMÓVIL Los métodos tradicionales para evaluar la función del equilibrio en los adultos mayores han empleado indicadores globales para el control del equilibrio, como la determinación del balanceo espontáneo durante la bipedestación inmóvil (31). Uno de los primeros estudios examinó el grado al cual los individuos divididos en grupos etarios de 6 a 80 años se balanceaban durante la bipedestación inmóvil. Las personas de ambos extremos del espectro de edades (de 6 a 14 y de 50 a 80) poseían una mayor dificultad para minimizar el balanceo espontáneo durante la bipedestación inmóvil que el resto de los grupos analizados (31). Este estudio analizó una gran variedad de adultos mayores y no se limitó a los adultos mayores que no tenían patologías. Estudios más recientes han calculado el balanceo espontáneo en diferentes grupos etarios utilizando estabilometrías o placas de fuerza estática. Un experimento examinó a 500 adultos, de 40 a 80 años, sin patologías, y descubrió que el balanceo postural aumentaba con cada década de vida. Así, la mayor cantidad de balanceo se observó en las personas de 80 años (32). De forma similar, un estudio que analizó adultos mayores con y sin un historial de caídas descubrió un aumento substancial en el balanceo espontáneo, incluso en adultos mayores saludables, al compararlos con adultos jóvenes, y se detectó la mayor cantidad de balanceo en ancianos con un historial de caídas recientes (33). Sin embargo, no todos los estudios han sido consistentes en demostrar un aumento en el balanceo postural en adultos mayores saludables (30-37). Otro estudio de Fernie y sus colegas examinó la amplitud y velocidad del balanceo en una población ancianos hospitalizados y determinó que la velocidad del balanceo (pero no la amplitud) era considerablemente mayor en quienes se caían una o más veces en un año que en quienes no se habían caído (38). En general, estas investigaciones sugieren que los adultos mayores tienden a balancearse más que los jóvenes durante la bipedestación inmóvil. Una conclusión posible es que un aumento del balanceo indica que se produce una disminución del control del equilibrio a medida que las personas envejecen. Esto se basa en la suposición de que el balanceo sea un buen indicador de una alteración postural. Existen diversos tipos de pacientes con graves trastornos neurológicos, como la enfermedad de Parkinson, trastornos vestibulares o neuropatías periféricas, que tienen un balanceo normal en la bipedestación inmóvil (39). Por lo tanto, es necesario ser prudente al interpretar los resultados de estudios que utilizan medidas del balanceo espontáneo como indicadores del control del equilibrio. CAMBIOS EN LAS ESTRATEGIAS MOTORAS DURANTE UNA PERTURBACIÓN A LA BIPEDESTACIÓN ¿El adulto mayor es capaz de activar las sinergias de respuesta muscular con la apropiada sincronización, fuerza y organización de respuesta muscular cuando el equilibrio es amenazado? La mayoría de las investigaciones aborda esta pregunta utilizando una plataforma móvil para proporcionar una amenaza externa al equilibrio. Se analiza la organización de las respuestas musculares utilizadas para compensar el balanceo inducido. Este método se describe en detalle en el capítulo sobre control postural normal. Recuerde que cuando el equilibrio de un adulto joven es perturbado por movimientos de la superficie de apoyo, normalmente la persona recupera la estabilidad utilizando una estrategia motora de tobillo en la cual el balanceo se centra en la articulación del tobillo y las respuestas musculares se activan primero en el músculo del tobillo estirado y luego irradian hacia arriba a los músculos del muslo y cadera (véase Fig. 6.5) ¿Cómo las características de las respuestas musculares posturales de adultos mayores sanos se comparan con aquellas de adultos jóvenes? Woollacott, Shumway-Cook y Nashner compararon las características de la respuesta muscular de adultos mayores (n = 12, de 61 a 18 años) y de adultos jóvenes (de 19 a 38 años) y descubrieron que, generalmente, la organización de la respuesta era similar entre el grupo mayor y el joven, las respuestas se activaban primero en el músculo del tobillo estirado y se trasmitían ascendentemente a los músculos del muslo (35). No obstante, entre los dos grupos también se encontraron diferencias en ciertas características de Capítulo Ocho ENVEJECIMIENTO Y CONTROL POSTURAL 151 L TIB L CUAD L TORQUE BALANCEO 200 MS ADULTO NORMAL SINCRONIZACIÓN NORMAL L TIB L TIB L CUAD L CUAD L TORQUE L TORQUE BALANCEO BALANCEO ENVEJECIMIENTO 1 200 MS ENVEJECIMIENTO 2 200 MS Figura 8.3. Cambios en la estructura temporal de las sinergias de respuesta muscular en el adulto mayor. A, El patrón de respuesta muscular coordinado de un adulto joven, en comparación con B, un patrón de retraso temporal y C, un patrón inverso. (Reimpreso con la autorización de Woollacott MH, Shumway-Cook A, Nashner LM. Aging and posture control: changes in sensory organization and muscular coordination. Int J Aging Hum Dev 1986; 23: 355.) la respuesta. Los adultos mayores mostraron latencias iniciales considerablemente más lentas en los dorsiflexores del tobillo en respuesta a los movimientos anteriores de la plataforma, produciendo un balanceo posterior (29, 35). Además, en algunos adultos mayores, la organización de la respuesta muscular fue alterada, los músculos proximales se activaron antes que distales. Esta organización de la respuesta también ha sido detectada en pacientes con una disfunción en el sistema nervioso central ( 40). La Figura 3.8 presenta algunos ejemplos de respuestas musculares a movimientos anteriores de la plataforma produciendo un balanceo posterior en un adulto joven, retrasos temporales en un adulto mayor y descoordinación temporal en otro adulto mayor. El adulto mayor también tendió coactivar los antagonistas junto con los agonistas de una articulación dada con mucha más frecuencia que los adultos jóvenes. De esta forma, muchos de los ancianos analizados tendían a endurecer las articulaciones más que los adultos jóvenes al compensar las perturbaciones del balanceo. ADAPTACIÓN DE LOS MOVIMIENTOS A ACTIVIDADES Y ENTORNOS CAMBIANTES Muchos laboratorios, incluyendo los de Horak y Woollacott, han descubierto que muchos adultos mayores utilizan generalmente una estrategia que comprendía movimientos de la cadera en vez de movimientos del tobillo con mucha más frecuencia que los adultos jóvenes (30, 41). Usualmente, los movimientos de la cadera son empleados por adultos jóvenes cuando se balancean sobre una pequeña superficie de apoyo, la que no les permite emplear el torque del tobillo para compensar el balanceo. Se ha sugerido que este cambio hacia el uso de una estrategia de cadera para el control del 152 Sección II POSTURA Y EQUILIBRIO equilibrio en los adultos mayores puede relacionarse con trastornos patológicos como un debilitamiento de los músculos del tobillo o una pérdida de la función sensorial periférica (30, 41). Con este cambio hacia un uso preferente de la estrategia de cadera, los adultos mayores pueden alterar los límites para las estrategias motoras diferenciadas dentro de los límites de estabilidad planificados internamente. Este concepto se ilustra en la Figura 8.4 (30). Horak ha propuesto que algunas caídas de adultos mayores, particularmente aquellas asociadas con resbalones, pueden ser el resultado del uso de una estrategia de cadera en circunstancias donde la superficie no puede resistir las fuerzas verticales de los pies, vinculadas con el uso de esta estrategia al estar, por ejemplo, sobre hielo (30). En resumen, vemos que para muchos adultos mayores, los cambios en los sistemas motores que afectan el control postural pueden contribuir enormemente a la incapacidad de mantener el equilibrio. Algunos de estos cambios son (a) un deterioro del rango de movilidad y de la flexibilidad, (b) debilidad, (c) una organización incorrecta entre los músculos sinergistas activados en respuesta a la inestabilidad y (d) limitaciones en la capacidad de adaptar los movimientos para el equilibrio en respuesta a las cambiantes necesidades de la actividad y entorno. Sistemas Sensoriales ¿Cómo los cambios en los sistemas sensoriales importantes para el control de la postura y del equilibrio contribuyen al deterioro de la estabilidad a medida que las personas envejecen? Las siguientes secciones revisan los cambios dentro de los sistemas sensoriales individuales y luego examina cómo afectan la estabilidad en la bipedestación inmóvil, así como nuestra capacidad para recuperarnos de una pérdida de equilibrio. CAMBIOS EN LOS SISTEMAS SENSORIALES INDIVIDUALES Somatosensorial Los estudios han demostrado que en las personas ancianas (70 a 90 años) aumentan los umbrales de las sensaciones cutáneas vibratorias en la rodilla en comparación con adultos jóvenes (42). En esta investigación, los autores declararon su incapacidad para grabar las respuestas vibratorias del tobillo ya que muchos de los adultos mayores no percibían sensaciones en ese lugar. Las neuropatías sensoriales y enfermedades como la espondilosis cervical afectan la transmisión de información sensorial importante para el control del equilibrio. Visión Los estudios del sistema visual muestran disminuciones similares en la función. Debido a los múltiples cambios dentro de la estructura del mismo ojo, se transmite menos luz a la retina. Además, normalmente se presenta una pérdida de la sensibilidad de contraste visual, lo cual origina problemas en la percepción del contorno y de la Figura 8.4. Representación esquemática de la posible relación entre los movimientos del centro de gravedad y las estrategias utilizadas por un individuo normal y adultos mayores con algún tipo de patología. (De Horak F, Shupert C, Mirka A. Components of postural dyscontrol in the elderly: a review. Neurobiol Aging 1989; 10: 745.) Capítulo Ocho profundidad (43, 44). Esta información es esencial para la función postural, una pérdida de la agudeza visual puede ser producto de cataratas, degeneración macular o de la pérdida de la visión periférica debido a una enfermedad isquémica retiniana o cerebral. Vestibular El sistema vestibular también presenta una disminución en sus funciones, se produce una pérdida del 40 % de las células pilosas y nerviosas vestibulares a los 70 años de edad (45). En los adultos jóvenes, incluso problemas vestibulares bastante graves no afectan el control del equilibrio en forma significativa gracias a la disponibilidad de otros sentidos que proporcionan información orientadora al SNC. Un desequilibrio puede ser evidente en entornos donde las señales sensoriales para el equilibrio son reducidas o inexactas. Por ejemplo, cuando a individuos con vestibular se les pidió que se equilibraran bajo condiciones donde los impulsos visuales y somatosensoriales eran reducidos o contradictorios, mostraron un balanceo excesivo o pérdida del equilibrio (30). El vértigo, una consecuencia adicional de algunos tipos de trastorno vestibular, también puede contribuir a la inestabilidad de adultos mayores. Este es un término empleado para describir la ilusión de movimiento; puede producir una sensación de inestabilidad y desequilibrio, así como vahídos o la impresión de estar mareado. También puede ser un síntoma de diversas enfermedades, incluyendo aquellas del oído interno. Una pérdida parcial de la función vestibular puede generar la afección del vértigo, que puede ser un factor importante para el desequilibrio en los ancianos. Los procesos degenerativos dentro de los otolitos del sistema vestibular pueden producir un vértigo posicional y desequilibrio al caminar. Déficit Multisensorial Déficit multisensorial es un término utilizado por Brandt (46) para describir la pérdida de más de un sentido importante para las funciones del equilibrio y movilidad. Para muchas personas mayores con déficit multisensorial, no es posible compensar la pérdida de un sentido con sentidos alternativos debido a las numerosas deficiencias en todos los sistemas sensoriales esenciales para el control postural (46). ENVEJECIMIENTO Y CONTROL POSTURAL 153 ADAPTACIÓN DE LOS SENTIDOS PARA EL CONTROL POSTURAL Además de presentar deterioros en la función dentro de sistemas sensoriales específicos, la investigación de muchos laboratorios, incluyendo los de Wolfson, Horak, Stelmach, Woollacott y Brandt, ha indicado que algunos adultos mayores tienen más dificultad que los adultos jóvenes para mantener la estabilidad bajo condiciones en que la información sensorial es enormemente reducida (30, 32, 34-37, 47, 48). Para comprender el aporte de la visión al control del balanceo durante la bipedestación inmóvil en los adultos mayores, los investigadores han examinado el balanceo bajo condiciones visuales alteradas (30, 32, 34-37, 47, 48). Cuando las personas jóvenes cierran los ojos, muestran un leve aumento en el balanceo corporal lo que también se observa en adultos mayores sanos (37). Sin embargo, la investigación sobre este tema es contradictoria, puesto que muchos investigadores han descubierto que los adultos mayores sanos no tienden a balancearse más sin visión que los adultos jóvenes (36, 37). Además, con los ojos están abiertos, los adultos mayores sanos son, con frecuencia, tan firmes como los jóvenes cuando se encuentran sobre espuma, una condición que reduce la efectividad de los impulsos somatosensoriales que reportan el balanceo corporal (37). No obstante, cuando se le pide a adultos mayores sanos que se ubiquen con los ojos cerrados sobre una superficie de espuma, a fin de utilizar sólo los impulsos vestibulares para controlar la postura, el balanceo aumenta considerablemente en comparación con los adultos jóvenes (37). Diversos estudios han examinado la capacidad de los adultos mayores sanos para adaptar sus sentidos a las condiciones cambiantes durante la bipedestación inmóvil empleando el análisis posturográfico (30, 34-36). Estos estudios descubrieron que los adultos mayores sanos y activos no mostraban diferencias sustanciales con los adultos jóvenes en la cantidad del balanceo corporal (Fig. 8.5) excepto en situaciones donde tanto los impulsos de la articulación del tobillo como los visuales estaban distorsionados o ausentes (situaciones 5 y 6). Cuando se redujeron tanto los impulsos visuales como los somatosensoriales para el control postural (situaciones 5 y 6), la mitad de los adultos mayores perdieron el equilibrio en la primera 154 Sección II Adultos Jóvenes Adultos Mayores Balanceo CAÍDA POSTURA Y EQUILIBRIO Figura 8.5. Comparación del balanceo corporal en las seis situaciones sensoriales de jóvenes y de un grupo de ancianos activos y saludables. (Adaptado de Woollacott MH, Shumway-Cook A, Nashner LM. Aging and posture control: changes in sensory organization. Int J Aging Hum Dev 1986; 23: 340.) prueba en estas situaciones y necesitaron la ayuda de un asistente. Sin embargo, la mayoría de ellos fueron capaces de mantener el equilibrio en el segundo ensayo en ambas situaciones. Así, les fue posible adaptar los sentidos para el control postural, pero sólo con práctica en la situación (35). Estos resultados sugieren que los adultos mayores sanos no se balancean notablemente más que las personas jóvenes cuando existe una reducción en la disponibilidad o exactitud de un único sentido para el control postural. Sin embargo, a diferencia de los adultos jóvenes, el reducir la disponibilidad de dos sentidos parece tener un efecto importante en la estabilidad postural incluso en adultos mayores aparentemente sanos. ¿Los cambios se deben al resultado de un deterioro inevitable en la función del sistema nervioso o son el resultado de una patología limítrofe en los subsistemas específicos que contribuyen a la función postural? Para determinar si existía evidencia de una patología limítrofe en los individuos que participaron en un estudio postural y que se consideraban adultos mayores en forma y activos, los investigadores realizaron a cada individuo un examen neurológico y luego correlacionaron la existencia de una patología limítrofe con el desempeño en las actividades de equilibrio (41). Aunque todos los adultos mayores se consideraban saludables, un neurólogo que participó en el estudio descubrió deficiencias neurales, como una disminución en los reflejos tendinosos profundos, leves alteraciones en los nervios periféricos, debilidad distal en el tibial anterior y gemelos o nistagmo anormal en muchos adultos de la población. La pérdida del equilibrio de dos individuos constituyó el 58% de las pérdidas totales de equilibrio (41). Estas personas no tenían un historial de deficiencia neurológica, pero el diagnostico del neurólogo fue una patología limítrofe con origen en el sistema nervioso central. Estos resultados nuevamente sugieren la importancia de las patologías dentro de los subsistemas específicos como coagentes para el desequilibrio en el adulto mayor, en lugar de una disminución generalizada en el desempeño. Otros investigadores también han analizado la adaptación de la información sensorial durante la bipedestación inmóvil en los adultos mayores (30). Un grupo ancianos era activo y saludable y no tenía un historial previo de caídas (llamados asintomáticos). El segundo grupo era sintomático, es decir, tenía riesgo de caídas. La Figura 8.6 ilustra algunos de los resultados del análisis, mostrando que más del 20% de los ancianos (tanto sintomáticos como asintomáticos) perdieron el equilibrio cuando la información visual era inexacta para la estabilidad (Situación 3) en comparación a ninguno de los individuos de 20 a 39 años. El cuarenta por ciento de los ancianos asintomáticos perdieron el equilibrio en la situación 6 cuando la información visual y somatosensorial reportaban en forma inexacta el balanceo corporal. En cambio, menos del 10% de los adultos jóvenes normales cayeron en esa situación. El anciano sintomático tuvo un mayor porcentaje de caídas en cualquiera de las situaciones con relación al balanceo, es decir, con señales somatosensoriales desorientadoras (situaciones 4, 5 y 6). Esto llevó a los investigadores a concluir que la capacidad para seleccionar y ponderar referencias Capítulo Ocho ENVEJECIMIENTO Y CONTROL POSTURAL 155 retraso, en vez de una falta total de adaptabilidad, en muchas personas ancianas. Una tendencia a caerse en situaciones nuevas o novedosas también puede ser el resultado de mecanismos de anticipación deficientes. Los procesos anticipatorios relacionados con el control postural posibilitan la selección apropiada de estrategias sensoriales y motoras necesarias para una actividad o entorno particular. Figura 8.6. Comparación del número de caídas en las seis situaciones sensoriales de jóvenes, adultos mayores asintomáticos y adultos mayores sintomáticos. (Recuadro blanco = 20-39 años; recuadro negro = sintomático, más de 70 años; recuadro sombreado = sintomático, más de 70 años) (De Horak F, Shupert C, Mirka A. Components of postural dyscontrol in the elderly: a review. Neurobiol Aging 19889; 10: 732.) alternativas para la orientación en forma adaptativa es un factor crucial que contribuye a un trastorno postural en muchos adultos mayores. Esto se da especialmente en aquellos que son sintomáticos de los problemas de equilibrio (30, 48). ¿Por qué existen diferencias entre los investigadores que reportan la capacidad de los adultos mayores para mantener la estabilidad bajo situaciones sensoriales alteradas? Estas discrepancias pueden relacionarse simplemente con la diversidad de los individuos estudiados. Un examen neurológico a adultos mayores sin señales evidentes de una patología, puede acentuar señales sutiles de deficiencias neurales que contribuyen a una disfunción del equilibrio. Otro método para estudiar la adaptación de los sistemas sensoriales implica el uso de movimientos rotacionales de una plataforma. Estos experimentos se describieron en más detalle en capítulos anteriores. Los resultados de los estudios en plataformas rotacionales con adultos mayores descubrieron que el 50% de los mayores saludables perdieron el equilibrio en la primera prueba. No obstante, todos, a excepción de uno, fueron capaces de mantener el equilibrio en las pruebas subsiguientes (35). Este descubrimiento podría señalar una capacidad más lenta de adaptar el control postural en esta población. Una tendencia a las caídas en la primera prueba de una nueva situación es un hallazgo recurrente en muchos estudios diferentes que examinan el control postural en adultos mayores (30, 34-36). Tal vez significa que se produce un CAPACIDADES POSTURALES ANTICIPATORIAS Con frecuencia, los ajustes posturales son empleados en una forma proactiva, para estabilizar el cuerpo antes de realizar un movimiento voluntario. Los adultos de los 70 a 80 años pueden empezar a tener más dificultad para desenvolverse en el mundo puesto que han perdido una parte de su capacidad de integrar los ajustes del equilibrio para movimientos voluntarios en curso como levantar o cargar objetos. De este modo, es importante estudiar los efectos de la edad sobre la capacidad de utilizar respuestas posturales proactivamente dentro del contexto de los movimientos voluntarios. Es en estas condiciones dinámicas, incluyendo la marcha, levantar y llevar objetos, que suceden la mayoría de las caídas. Uno de los primeros investigadores en estudiar los cambios relacionados con la edad en los ajustes posturales anticipatorios fue Man’kovskii, de Rusia (49). Comparó las características de las respuestas posturales anticipatorias y las respuestas del músculo agonista (voluntarias) de adultos jóvenes (de 19 a 29 años), medianamente mayores (60 a 69 años) y muy mayores (90 a 99 años), a quienes se les pidió que realizaran la actividad simple de doblar una pierna en la rodilla (la respuesta del agonista), mientras utilizaban la otra pierna como apoyo (respuesta postural), a una velocidad tranquila y a una rápida. Tanto los adultos medianamente mayores como los muy mayores mostraron una lentitud en las latencias de respuesta postural (el recto femoral contralateral) y del agonista (el bíceps femoral ipsolateral), para los movimientos a una velocidad tranquila, pero este retraso no produjo un aumento de la probabilidad de una pérdida del equilibrio. Sin embargo, a las velocidades rápidas tanto para los adultos medianamente como para los muy mayores, (a) se redujo la correlación entre los músculos posturales y el agonista y (b) hubo una disminución en el periodo de tiempo entre el inicio de los músculos 156 Sección II POSTURA Y EQUILIBRIO posturales y agonistas. En las personas muy ancianas, ambos los músculos se activaron casi simultáneamente. Esta incapacidad de activar los músculos posturales antes que el agonista produjo una pérdida de equilibrio en muchas pruebas (49). En el último capítulo, mencionamos que en el adulto joven normal, las mismas sinergias de respuesta postural que son activadas durante el control del equilibrio bípedo se activan en forma anticipatoria al realizar un movimiento voluntario en bipedestación. De este modo, cuando se le pide a un adulto joven que tire una manilla, primero se activan los gemelos, seguidos de los isquiotibiales, el extensor del tronco y luego el agonista, el bíceps branquial. Un retraso en la latencia inicial o una interrupción en la secuencia de activación de estas sinergias posturales podría afectar la capacidad de un adulto mayor para efectuar movimientos como levantar objetos. Se realizaron experimentos en los laboratorios de Woollacott, en Estados Unidos, y de Frank, en Canadá, para explorar los cambios relacionados con la edad en adultos mayores para activar las sinergias de respuesta postural en forma anticipatoria (50, 51). En un análisis, adultos jóvenes (edad media de 26 años) y mayores (edad media de 71 años) en bipedestación empujaban o tiraban una manilla colocada al nivel del hombro, en respuesta a un estímulo visual. Los resultados del estudio arrojaron que las latencias iniciales de los músculos posturales fueron considerablemente mayores en los adultos mayores que en los jóvenes cuando se activaron en una compleja actividad de tiempo de reacción. Se produjeron grandes aumentos relacionados con la edad en los tiempos de inicio para los músculos voluntarios. Según una perspectiva de sistemas, este retraso en el tiempo de la reacción voluntario en el adulto mayor podría ser causado por la necesidad de estabilización anticipada por los ya tardíos y débiles músculos posturales o para generar un retraso en el sistema de control voluntario. Puesto que las diferencias absolutas en los tiempos de inicio entre los adultos jóvenes y mayores fueron más grandes entre los músculos voluntarios que los posturales, podría producirse un retraso en ambos sistemas en el adulto mayor (50). Este estudio también señaló una cantidad de interesantes diferencias entre esta población de adultos mayores y jóvenes. Las latencias de respuesta muscular fueron mucho más variadas en el grupo mayor que en los adultos jóvenes. Además, la organización de las sinergias musculares fue alterada en los ancianos en comparación con los adultos jóvenes. En un experimento similar, los investigadores descubrieron que los adultos mayores presentaban una mayor variabilidad en la organización de sus ajustes posturales que los adultos jóvenes. La mayoría de los individuos de la tercera edad manifestó un cambio en el orden de la activación de las respuestas posturales, en la co-contracción tónica de los músculos posturales agonistas y antagonistas y/o en la activación de los músculos posturales después de la activación de los agonistas (51). Esto fue asociado a mayores tiempos de reacción y a menores cambios en los centros de presión para los adultos mayores en las actividades motoras. Estos estudios sugieren que muchos adultos mayores tienen problemas para realizar ajustes posturales anticipatorios rápida y eficientemente. Esta incapacidad de estabilizar el cuerpo en asociación con actividades de movimientos voluntarios como levantar o cargar objetos puede ser un elemento principal para las caídas de personas mayores. PROBLEMAS COGNITIVOS Y CONTROL POSTURAL La Sra. Beaulieu, de 80 años, normalmente no tiene problemas con las caídas. Camina por una concurrida vereda de la ciudad, hablando con un amigo, mientras carga una frágil figura de cristal que recién compró en una multitienda. De pronto, un perro corre y choca con ella. ¿Podrá equilibrarse en esta situación al igual que lo hace cuando camina sola por una calle tranquila? El amigo de la Sra. Beaulieu, el Sr. Champagne, se ha recuperado durante los últimos 6 meses de una serie de graves caídas. Estos accidentes han originado una pérdida de confianza y un miedo a caer, el cual ha producido una reducción en su nivel de actividad general y una renuencia a dejar la seguridad del hogar. ¿El miedo a caer puede afectar significativamente la forma en que percibimos y nos movemos en relación con el control del equilibrio? Determinar la respuesta a estas y otras preguntas relacionadas con la compleja función de los componentes cognitivos del control postural puede ser una clave para comprender la pérdida de equilibrio de algunos adultos mayores. Como mencionamos en la primera parte de este capítulo, la capacidad de un individuo, las necesidades de una actividad y las estrategias Capítulo Ocho utilizadas para efectuar una tarea son factores importantes que contribuyen a la habilidad de una persona para funcionar en diferentes ambientes. Con el envejecimiento, sus capacidades de realizar ciertas actividades como controlar el equilibrio se pueden reducir en comparación con las que tenían a los 20 años, pero ellos aún podrán funcionar en situaciones normales cuando puedan concentrarse en la actividad. No obstante, cuando enfrentan situaciones en las que deben realizar múltiples tareas al mismo tiempo, como la que describimos hace poco, pueden no poder realizar ambas acciones. Los investigadores están comenzando a explorar la pregunta de cómo nuestras capacidades atencionales afectan nuestras habilidades para el equilibrio en diferentes entornos. Theo Mulder, un investigador de los Países Bajos, empleó un método bastante gracioso para explorar estos cambios en ancianos (52). Le pidió a adultos jóvenes y mayores que caminaran por una vereda a la velocidad que desearan, bajo condiciones normales, mientras hacían cálculos mentales, usaban aletas de buzo o mientras hacían las dos actividades al mismo tiempo. Observó que las personas mayores tenían considerablemente más problemas que los jóvenes para realizar las acciones simultáneas y caminaban mucho más lento. De hecho, advirtió que los datos de los individuos mayores en este experimento se asemejaban a los de personas que habían sufrido una amputación y que recién comenzaban la rehabilitación. Fue como si en ambos grupos el cerebro tuviera que combatir una falla en las estrategias de control normales y el sistema se hubiera vuelto más vulnerable. Aunque en las actividades simples los adultos mayores eran deficientes de cierta forma, en las actividades duales fueron considerablemente más deficientes. También indicó que la variabilidad en los adultos mayores era enorme, algunos mostraban un desempeño similar a los adultos jóvenes y otros mostraban irregularidades importantes. Concluyó que las actividades de diseños duales obtenían medidas mucho más sensibles a las deficiencias leves de procesamiento entre los distintos grupos etarios. Aunque muchos estudios han explorado las diferencias en el desempeño temporal entre personas con caídas y sin caídas, muy pocos han explorado el efecto del miedo a caer en el control del equilibrio (53). Ahora se cuenta con evidencia experimental de que la ansiedad y el miedo a caer afectan el desempeño de los adultos mayores en las pruebas para el control del equilibrio (10, 53). Como ENVEJECIMIENTO Y CONTROL POSTURAL 157 resultado, ellos probablemente modifican las estrategias para el control postural basándose en su percepción del nivel de amenaza postural. Así, aquellos que tienen una gran cantidad de ansiedad a caer relacionada con malas percepciones por su nivel de habilidades para equilibrarse se moverán en formas que reflejen estas impresiones. Se necesita más investigación para comprender completamente la relación entre el miedo a caer y el control postural. REENTRENAMIENTO DEL EQUILIBRIO Nuestra revisión de la investigación previa ha demostrado que existe una importante pérdida de la función del equilibrio en muchos adultos mayores y que se producen deterioros específicos en los distintos sistemas neurales y musculoesqueléticos que contribuyen al control postural. ¿Estas pérdidas de la función del equilibrio pueden revertirse con el entrenamiento? En los últimos años, muchos laboratorios de investigación han comenzado a diseñar y analizar los diferentes programas de entrenamiento con el objetivo específico de mejorar el equilibrio. Estos programas han incluido componentes tan diversos como el ejercicio aeróbico, el entrenamiento de la fuerza y del equilibrio. Un tipo de programa de entrenamiento para el equilibrio se enfoca en ejercicios aeróbicos habituales como una forma de aumentar la estabilidad. En un estudio, el programa de ejercicios incluyó elongaciones, marcha, maniobras de tiempo de reacción y ejercicios de equilibrio estático y activo por 1 hora, tres veces a la semana, por 16 semanas (54). El experimento no mostró diferencias considerables entre el grupo con ejercicios y de control de mujeres mayores cuando fueron evaluadas en pruebas de equilibrio con una y ambas piernas con los ojos abiertos y cerrados. Es posible que el estudio no encontró avances significativos en el grupo con ejercicios porque no se enfocó en el entrenamiento de un subsistema específico relacionado con el control del equilibrio y así, los efectos sobre cualquier sistema individual fueron muy pequeños para ser importantes. Un segundo tipo de programa de entrenamiento puso énfasis en la fuerza muscular para mejorar el equilibrio. Un estudio se enfocó específicamente en reforzar los músculos de la pierna y tuvo un éxito considerablemente mayor que los programas de ejercicio generales (55). Este análisis utilizó un entrenamiento con pesas de alta resistencia de los cuadriceps, isquiotibiales y los grupos de músculos abductores en personas débiles que vivían 158 Sección II POSTURA Y EQUILIBRIO en hogares. Los autores observaron progresos altamente valiosos e importantes clínicamente en la fuerza muscular de todos los individuos. Además, se observó una disminución en el tiempo de marcha y dos individuos ya no emplearon bastones para caminar al final del estudio. Un análisis de nuestro propio laboratorio (56, 57) empleó un protocolo de entrenamiento del equilibrio que se orientaba al uso de diferentes impulsos sensoriales y a su integración bajo condiciones en que eran reducidos o alterados. Los sujetos tenían un rango de edad de 65 a 87 años. Se determinaron las diferencias en la cantidad de balanceo entre principio y fin del periodo de entrenamiento. Se detectaron adelantos importantes en el grupo de entrenamiento entre el primer y el último día en cinco de las ocho situaciones de entrenamiento. Aunque los individuos mejoraron notablemente en el mismo paradigma de entrenamiento, fue necesario determinar si esta preparación se podía transferir a otras actividades de equilibrio. Por lo tanto, los grupos de personas entrenadas y de control también fueron evaluados hasta 4 semanas después del final del tratamiento en otros dos ejercicios de equilibrio. Descubrimos que el primer grupo perdía el equilibrio con mucha menos frecuencia que el de control. Además, el grupo de entrenamiento se desempeñó considerablemente mejor en las dos pruebas de equilibrio adicionales, incluyendo estar de pie en una pierna con los ojos cerrados y abiertos. Finalmente, el aumento de la estabilidad del grupo de entrenamiento fue acompañado de cambios específicos en las características de la respuesta muscular a las perturbaciones de plataforma, incluyendo bastante menos coactivación de los antagonistas después del entrenamiento que antes de él y en comparación con el grupo de control. Estos experimentos sugieren que un programa de entrenamiento sensorial para el control del equilibrio puede generar avances importantes en el equilibrio bajo condiciones sensoriales alteradas, el que puede transferirse a otras actividades de equilibrio. RESUMEN 1. Dos modelos de envejecimiento incluyen (a) el concepto de que implica un deterioro lineal de la función neuronal en todos los niveles del sistema nervioso central (SNC); y (b) el 2. 3. 4. 5. 6. concepto de que durante el envejecimiento, el SNC continúa funcionando bien hasta la muerte, a no ser que un accidente o enfermedad afecte una parte específica del SNC. Muchos científicos creen que los factores que contribuyen al envejecimiento pueden ser considerados primarios o secundarios. Los factores primarios, como la genética, ayudan al deterioro inevitable de la función neuronal de un sistema. Los factores secundarios son de la experiencia e incluyen la nutrición, los ejercicios, lesiones y patologías. Investigadores de todas las áreas han descubierto una gran heterogeneidad entre los adultos mayores, lo que sugiere que las suposiciones sobre la disminución de las capacidades físicas no pueden generalizarse para todos los adultos mayores. Las caídas son la séptima causa principal de muerte en las personas de más de 75 años. Muchos factores contribuyen a estos accidentes incluyendo elementos intrínsecos como los fisiológicos y musculoesqueléticos y factores extrínsecos como los medioambientales. Comprender la función de la disminución de las capacidades posturales y del equilibrio es una preocupación fundamental para ayudar a evitar las caídas entre adultos mayores. Muchos factores pueden contribuir al deterioro del control del equilibrio en adultos mayores con riego de perder el equilibrio y caer. Los investigadores han documentado las deficiencias en todos los sistemas que contribuyen al control del equilibrio; sin embargo, no existe un patrón predecible que sea característico de todos los ancianos que sufren caídas. Una observación positiva, hay muchos adultos mayores que poseen una función del equilibrio equivalente a la de personas jóvenes, lo que sugiere que una disminución de la estabilidad no es necesariamente un resultado inevitable del envejecimiento. Proponemos que los factores de la experiencia como una buena nutrición y el ejercicio puede ayudar a mantener un buen equilibrio y a reducir la probabilidad de una caída cuando las personas envejecen. Capítulo 9 CONTROL POSTURAL ANORMAL Pérdida del Control Postural Anticipatorio Resumen de los Problemas Motores Mediante el Diagnóstico Accidente Cerebrovascular: Hemiplejia Espástica Pacientes con Parkinson Trastornos del Cerebelo Trastornos Sensoriales Distorsión de los Límites de Estabilidad Incapacidad para Adaptar los Sentidos Adaptación Sensitivomotora Resumen Introducción Alteración Postural: Una Perspectiva de Sistemas Deficiencias Musculoesqueléticas Deficiencias Neuromusculares Debilidad Anormalidades del Tono Muscular Descoordinación de las Estrategias Motoras Alineación Estrategias Motoras Problemas de Sincronización Problemas de Regulación Problemas de Adaptación Motora rehabilitación, cuando se intenta comprender las deficiencias en el desempeño del paciente neurológico, a menudo el énfasis está en los síntomas positivos, como las anormalidades en el tono muscular, en lugar de los síntomas negativos, como una pérdida de la fuerza (2, 3). Además, muchos efectos secundarios de las lesiones en el SNC también contribuyen al comportamiento postural de los pacientes. Estos problemas secundarios no son el resultado directo de la lesión, sino que más bien se desarrollan como consecuencia del problema original. Por ejemplo, el paciente con espasticidad en los gemelos debida a una lesión en las neuronas motoras superiores puede desarrollar una rigidez secundaria en el tendón de Aquiles, limitando el rango de movimiento del tobillo. Dicha insuficiencia, la cual se genera en forma secundaria a la lesión neurológica, puede finalmente afectar la función al mismo grado que la deficiencia original de la espasticidad (4). La interpretación de los comportamientos relacionados con la postura y el movimiento del paciente es aun más complicada ya que los comportamientos (excepto en los casos más graves) no solamente se relacionan con el resultado de la lesión, sino que con frecuencia reflejan el mejor intento del SNC por compensar el daño. Las estrategias compensatorias son métodos alternativos de sentir y moverse utilizados para alcanzar el objetivo de mantener la posición del cuerpo en el espacio (5). Un ejemplo de una estrategia motora compensatoria para el control postural puede ser la del paciente con un ACV que se levanta con la rodilla hiperextendida por la incapacidad de generar INTRODUCCIÓN La recuperación de la independencia funcional después de una lesión neurológica es un proceso complejo que requiere la readquisición de muchas habilidades. Puesto que controlar la posición del cuerpo en el espacio es una parte esencial de la recuperación de la independencia funcional, restaurar el control postural es un objetivo fundamental de la rehabilitación, ya que asegura la estabilidad para una actividad y la orientación de las habilidades funcionales. En el entorno terapéutico, la capacidad de recuperar el control postural requiere un entendimiento de la base fisiológica del control postural normal, así como una noción del origen de la inestabilidad del paciente neurológico. Sin embargo, una comprensión de los comportamientos asociados con el control postural anormal visto en nuestros pacientes es complicada por diversas razones. Hughlings Jackson describió las lesiones a las neuronas motoras superiores como daños en las estructuras corticales y subcorticales, que producen una alteración motora por la presencia de comportamientos anormales, denominados síntomas positivos, y la pérdida de comportamientos normales, los síntomas negativos (1). Los síntomas positivos pueden incluir la presencia de reflejos exagerados, movimientos hiperkinéticos o conductas asociadas. Los síntomas negativos pueden implicar la incapacidad de generar fuerza o la selección muscular inapropiada durante el desempeño de una actividad. En el ambiente de la 159 160 Sección II POSTURA/EQUILIBRIO la fuerza suficiente para evitar que la rodilla colapse en bipedestación (Fig. 9.1). El estar de pie con la rodilla hiperextendida asegura que la línea de gravedad caiga frente a la articulación de la rodilla, manteniéndola extendida en forma pasiva cuando soporta una carga y evitando su colapso en la bipedestación. Las intervenciones terapéuticas diseñadas para evitar que el paciente realice una hiperextensión no serán necesariamente efectivas hasta que la persona produzca la fuerza suficiente para controlar la posición de la rodilla o desarrolle una estrategia alternativa para evitar su colapso. Un ejemplo de una estrategia sensorial compensatoria puede ser el del paciente con una pérdida de la función vestibular que aprende a depender exclusivamente de la visión para controlar la posición del cuerpo en el espacio. De este modo, comprender los comportamientos posturales y motores de los pacientes con una lesión en las neuronas motoras superiores (NMS) es un proceso complicado. Implica la clasificación de los comportamientos (síntomas positivos y negativos) que sean el resultado directo de la lesión, aquellos que se han desarrollado por la lesión original (factores secundarios) y aquellos que son comportamientos compensatorios. Este capítulo revisa la base sensorial y motora de la inestabilidad de pacientes neurológicos desde una perspectiva de sistemas. No se incluye un análisis del trastorno postural desde la perspectiva del diagnóstico neurológico, es decir, el origen de la inestabilidad en pacientes con un accidente cerebral vascular, una lesión cerebral traumática o parálisis cerebral. Más bien, el capítulo emplea un método basado en los trastornos para enfocarse en la forma en que las deficiencias de los sistemas sensoriales y motores pueden contribuir a la pérdida de la capacidad para controlar la posición del cuerpo en el espacio. Alteración Postural: Una Perspectiva de Sistemas Figura 9.1. Las estrategias posturales compensatorias se desarrollan para adaptarse a las deficiencias primarias como la debilidad. Al hiperextender la rodilla y doblar el tronco, la línea de gravedad cae frente a la articulación de la rodilla, evitando el colapso de la rodilla en el paciente con hemiparesia. Los trastornos neurológicos representan una amplia variedad de enfermedades de las neuronas motoras superiores. Debido a que las lesiones pueden ocurrir en cualquier parte del SNC, pueden existir muchas causas para una alteración postural en un paciente con daño neurológico. Además, también variará la capacidad de un individuo para compensar una lesión neural. Así, el paciente con una deficiencia neurológica mostrará una amplia gama de capacidades y discapacidades debido al tipo y gravedad de las limitaciones en los diversos componentes de los sistemas del control postural y motor. Una perspectiva de sistemas para la alteración postural se enfoca en identificar las dificultades o deficiencias de cada uno de los sistemas esenciales para controlar la postura corporal. Las deficiencias se definen como las limitaciones del individuo que restringen las estrategias sensoriales y motoras para el control postural. Pueden ser musculoesqueléticas, neuromusculares, sensoriales, perceptivas o cognitivas (Fig. 9.2). Nuestro conocimiento actual de los efectos de las deficiencias en ciertos sistemas del control postural es mayor que el de anomalías en otros sistemas. Por ejemplo, sabemos más sobre los efectos de las deficiencias musculoesqueléticas sobre el control postural que acerca de muchas alteraciones cognitivas. Además, las deficiencias Capítulo Nueve CONTROL POSTURAL ANORMAL Figura 9.2. Las limitaciones sobre el control postural pueden ser el resultado de deficiencias en los sistemas musculoesquelético, neuromuscular, sensorial, perceptivo y/o cognitivo. surgen de la interacción de las anomalías; por lo tanto, el efecto resultante en el comportamiento motor puede ser complejo. Durante la recuperación del control postural después de una lesión neurológica, el terapeuta debe ayudar al paciente a desarrollar una amplia gama de estrategias sensoriales y motoras efectivas para satisfacer las necesidades posturales de una actividad. Una clave para generar estrategias efectivas para el equilibrio es comprender las limitaciones o deficiencias musculoesqueléticas y neurales que afectan la capacidad para sentir y controlar la posición del cuerpo en el espacio. En las siguientes secciones analizaremos las limitaciones del control motor que son producto de una disfunción en los distintos sistemas que contribuyen al control postural. DEFICIENCIAS MUSCULOESQUELÉTICAS En un paciente con lesiones en las neuronas motoras superiores, los trastornos musculoesqueléticos se desarrollan con más frecuencia en forma secundaria a la lesión neurológica. Sin embargo, pueden ser una limitación principal para la función postural normal del paciente neurológico. Con frecuencia, las posturas y movimientos atípicos en posición sedente (Fig. 9.3A) y bípeda (Fig. 9.3B y C) se desarrollan como resultado de las restricciones motoras 161 asociadas a los músculos acortados. Una anomalía musculoesquelética puede limitar las estrategias motoras utilizadas para el equilibrio. Debido a que una estrategia motora de tobillo para controlar la postura erguida requiere un rango de movilidad sano y una fuerza suficiente en el tobillo, la ausencia de alguno de estos elementos limitará la capacidad del paciente para emplear este movimiento en el control postural. Las intervenciones terapéuticas, como el uso de una ortesis tobillo-pie, reducirá externamente el movimiento del tobillo; esto puede evitar que el paciente utilice en forma efectiva aquel rango de movilidad que ha adaptado para controlar el balanceo corporal. Se han documentado las deficiencias musculoesqueléticas que limitan la capacidad de movimiento de una amplia variedad de pacientes con deficiencias neurológicas. La pérdida de la flexibilidad espinal puede ser la limitación principal de la capacidad motora en pacientes con enfermedad de Parkinson (6). Los cambios en la flexibilidad espinal en dichos pacientes también pueden afectar la alineación del centro de gravedad moviéndolo hacia delante con respecto a la base de apoyo, lo que se puede apreciar en la Figura 9.4. Después de un derrame cerebral, la parálisis e inmovilidad conllevan a una pérdida del rango de movimiento y a una subsiguiente contractura. Una preocupación particular es la pérdida del rango de movimiento en la articulación del tobillo por contracturas en los grupos musculares de los gemelos y del sóleo (7). La inmovilización de una articulación disminuye la flexibilidad del tejido conectivo y aumenta su resistencia al estiramiento (8). La parálisis y la posterior inmovilización también producen una atrofia por desuso, la cual afecta los factores tróficos del mismo músculo. Esto puede producir una reducción en el número de sarcómeros, un aumento relativo del tejido conectivo y una disminución en la tasa de síntesis de proteínas (9). Frecuentemente, los niños con parálisis cerebral presentan un rango de movilidad limitado en muchas articulaciones, incluyendo tobillo, rodilla y cadera. Las contracturas en los músculos de la cadera, rodilla y tobillo son consecuencias frecuentes de patrones motores alterados (10). Utilizar normalmente un patrón postural encorvado durante la bipedestación y marcha tendrá como resultado el posterior acortamiento de los isquiotibiales, lo que asegura la permanencia de una postura encorvada. 162 Sección II POSTURA/EQUILIBRIO Rigidez en los flexores de la cadera Desviación posterior de la pelvis Isquiotibiales acortados Marcha equina Flexión de la rodilla Acortamiento de los gemelos Figura 9.3. Posturas atípicas producto de deficiencias musculoesqueléticas. A, Una desviación posterior excesiva de la pelvis en sedente se adapta al acortamiento de los isquiotibiales. B, Un acortamiento de los gemelos produce una marcha equina. C, La rigidez de los flexores de la cadera puede generar una desviación de la pelvis y flexión de la rodilla. (Adaptado de Reimers J. Clinically based decision making for surgery. EN: Sussman M, ed. The diplegic child. Rosemont, IL: American Academy of Orthopedic Surgeons, 1992: 155, 158.) Los pacientes con trastornos vestibulares pueden presentar limitaciones en el rango de movilidad cervical. A menudo estos pacientes minimizan el movimiento de la cabeza en un esfuerzo por reducir los ataques de vértigo. Esta estrategia conlleva a una disfunción cervical secundaria, la cual puede restringir la capacidad del paciente para moverse en formas necesarias para superar la disfunción vestibular primaria (4). En síntesis, los problemas musculoesqueléticos, aunque con frecuencia no sean el resultado primario de una lesión neurológica, representan una limitación principal para el control postural y motor normales en muchos paciente neurológicamente deficientes. La pérdida del rango de movilidad y de la flexibilidad puede reducir las formas en que el paciente puede moverse para controlar la postura. Además, los problemas musculoesqueléticos pueden contribuir a una incapacidad para sostener una alineación ideal de los segmentos del cuerpo en posición vertical, por lo que se necesitaría una fuerza excesiva para contrarrestar los efectos de la gravedad y mantener una postura erguida. Deficiencias Neuromusculares Las limitaciones neuromusculares abarcan un diverso grupo de problemas que representan una restricción principal para el control postural en un paciente con una alteración neurológica. Debilidad Las lesiones neurales que afectan la capacidad para generar fuerzas, tanto en forma voluntaria como dentro del contexto de una actividad postural, son la limitación principal de muchos pacientes neurológicamente deficientes. La fuerza se define como la capacidad para crear la tensión suficiente en un músculo para la postura y el movimiento (11). La fuerza es producto de las propiedades del mismo músculo (aspectos musculoesqueléticos) y del reclutamiento apropiado de las unidades motoras y la sincronización de su activación (9, 12-14). Los aspectos neurales de la producción de la fuerza reflejan (a) el número de unidades motoras reclutadas, (b) el tipo de unidades reclutadas y (c) la frecuencia de la descarga (12-14). La debilidad, o la incapacidad de generar Capítulo Nueve CONTROL POSTURAL ANORMAL 163 Anormalidades del Tono Muscular Figura 9.4. En un paciente con Parkinson, los cambios en la flexibilidad espinal también pueden afectar la alineación del centro de gravedad con respecto a la base de apoyo. (Adaptado de Schenkman M. Interrelationship of neurological and mechanical factors in balance control. En: Duncan P, ed. Balance: proceedings of the APTA forum. Alexandria, VA: APTA, 1990: 37.) tensión, es una de las principales deficiencias de la función de muchos pacientes con lesiones en las neuronas motoras superiores. Varios autores han documentado la atrofia selectiva del tipo I (lenta) y II (rápida) de fibras musculares en pacientes con una lesión en las NMS (15-17). Además, se ha demostrado que los pacientes hemipléjicos poseen tasas de descarga de neuronas motoras anormales y reducidas (9). La inestabilidad en el paciente débil se produce por una incapacidad de generar la fuerza suficiente para contrarrestar las fuerzas desestabilizadoras, particularmente la de gravedad, en posición vertical. La presencia de anormalidades en el tono muscular del paciente con lesiones en las neuronas motoras superiores es muy conocida (18-21). Sin embargo, no se ha comprendido totalmente la contribución exacta de estas anomalías a las deficiencias funcionales del control de la postura, locomoción y movimiento. El término espasticidad es utilizado clínicamente para cubrir una amplia gama de comportamientos anormales. Es empleado para describir (a) reflejos de estiramiento hiperactivos, (b) disposición anormal de las extremidades, (c) coactivación excesiva de los antagonistas, (d) movimientos asociados, (e) clonus y (f) sinergias motoras generalizadas (22). Así, una palabra (espasticidad) es utilizada para describir muchos comportamientos anormales vistos con frecuencia en pacientes con un trastorno neurológico. El rango de anomalías del tono muscular encontradas en pacientes con lesiones en las NMS es amplio (Fig. 6.5). A un extremo del espectro temporal está la flacidez o pérdida completa de tono muscular. Avanzando por el continuo está la hipotonía, definida como la reducción de la rigidez de un músculo hacia el estiramiento. La hipotonía se observa en muchas clases distintas de pacientes, incluyendo aquellos con lesiones espinocerebelosas (21) y en muchos niños con retraso en el desarrollo, como aquellos con síndrome de Down (23). En el extremo superior del espectro del tono esta la hipertonía o espasticidad. La espasticidad se define como “un trastorno motor caracterizado por un aumento, que depende de la velocidad, de los reflejos tónicos de estiramiento (tono muscular) con contracciones tendinosas exageradas, lo que tiene como resultado una hiperexcitabilidad de dicho reflejo, como un componente del síndrome de la neurona motora superior” (24). Recuerde, en el capítulo sobre control postural normal, definimos el tono muscular normal como la resistencia del músculo a ser elongado, su rigidez. La rigidez o tono muscular normal es el resultado de componentes neurales y no-neurales. Los no-neurales reflejan la elasticidad mecánica del músculo y del tejido conectivo que resiste el estiramiento. La base neural de la rigidez evidencia el grado de actividad de la unidad motora, lo más importante, la actividad muscular generada por el reflejo de estiramiento, el cual resiste la elongación muscular. Se ha sugerido que diversos organismos son la base del hipertono espástico del paciente con un trastorno neurológico. 164 Sección II POSTURA/EQUILIBRIO Flacidez Hipotonía Rango normal del tono muscular Hipertonía Rigidez Figura 9.5. Rango de tono descubierto en un paciente con una deficiencia neurológica. En un extremo del continuo se encuentra la flacidez o tono bajo. En el otro extremo se ubican los problemas relacionados con la hipertonía incluyendo la espasticidad. Un mecanismo para el aumento de la rigidez muscular en la hipertonía espástica puede ser los cambios en las propiedades intrínsecas de las mismas fibras musculares. Investigadores que analizan la marcha de niños con parálisis cerebral han descubierto que el aumento de la tensión en los gemelos no siempre está vinculado con un aumento de la actividad de ese músculo. Basándose en estos hallazgos, la llamada marcha espástica (pie en equino al pisar) puede deberse en parte a cambios en las propiedades intrínsecas de los músculos en vez de a la hiperexcitabilidad de la estructura del reflejo de estiramiento (25). La hipótesis predominante sobre el mecanismo neural que subyace a la hipertonía espástica es una anormalidad dentro del reflejo de estiramiento segmentario. Los investigadores han propuesto dos mecanismos posibles que producen un incremento de la respuesta refleja al estiramiento muscular después de una lesión en las NMS (26). El primer mecanismo es un aumento de la excitabilidad de las neuronas motoras α, lo que produce un incremento de la respuesta hacia el impulso generado por el estiramiento. Dicho aumento de la excitabilidad podría deberse a que las neuronas motoras son continuamente despolarizadas más de los normal y por lo tanto, se encuentran cerca de su umbral de excitación. Un aumento de la despolarización podría surgir debido a (a) un incremento del impulso tónico excitatorio de los aferentes segmentarios o de las vías descendentes, como los tractos vestibuloespinales laterales, y/o (b) una reducción tónica del impulso sináptico inhibitorio de las interneuronas inhibitorias (26). El segundo mecanismo que podría producir un aumento de la una respuesta refleja hacia el estiramiento (hipertonía) es un trastorno en el mismo reflejo de estiramiento. Estas alteraciones pueden corresponder a anomalías en el umbral y/o a un aumento del reflejo de estiramiento por hipertonía espástica (26). La mayor parte de los estudios que analizan la alteración de los mecanismos del reflejo de estiramiento con espasticidad han concordado en cuanto a cambios en el set point, o umbral angular del reflejo de estiramiento. Se ha demostrado que el umbral para el reclutamiento de las neuronas motoras en respuesta al estiramiento se reduce en pacientes con espasticidad. Como resultado, un reflejo menor o más lento puede excitar en forma espontánea a las neuronas motoras. Se afirma que los cambios en el umbral del reflejo de estiramiento son el resultado de un incremento en la transmisión excitatoria que desciende desde los centros superiores, especialmente de las vías vestibuloespinal y reticuloespinal. Lo que permanece sin resolver es si este aumento de la transmisión se origina solamente por el incremento del impulso excitatorio que desciende de estas vías, o si refleja una reducción en la afluencia de los sistemas inhibitorios descendentes o regionales (26, 27). A pesar del cambio en el voltaje de la activación de la respuesta refleja a una elongación, un aumento del reflejo de estiramiento parece ser normal en el músculo espástico. Esto significa que la relación fuerza-estiramiento del músculo espástico es igual a la de uno normal. Se solía pensar que la hipertonía espástica se debía a una hiperactividad de las fibras eferentes γ (denominada espasticidad γ), la que causaba un aumento en la sensibilidad del receptor del huso muscular al estiramiento y el subsiguiente cambio en la extensión del reflejo. Sin embargo, este concepto ha perdido apoyo debido a que no existe evidencia para sostener la idea de un incremento de la actividad fusimotora dinámica como base de la espasticidad (26, 27). En resumen, la hipertonía espástica en lesiones de las neuronas motoras superiores es probablemente el resultado de cambios en el umbral del sistema del estiramiento, en vez un aumento del mecanismo. Capítulo Nueve CONTROL POSTURAL ANORMAL Aunque tenemos un mayor entendimiento de los mecanismos neurales que subyacen a la hipertonía espástica, aún no existe un acuerdo sobre el papel de dicha alteración (una señal positiva de una enfermedad en las NMS) en la pérdida del desempeño funcional (una señal negativa) (26, 27). Se ha sugerido que la hipertonía espástica limita la capacidad del paciente para moverse rápidamente debido a que la activación del reflejo de estiramiento depende de la velocidad. La activación excesiva de este mecanismo podría servir para prevenir en forma refleja el estiramiento del músculo antagonista durante el acortamiento del agonista. Esto ha sido denominado restricción del antagonista (18, 28) o restricción espástica (20). Se esperaría que la confirmación de la restricción del antagonista correspondería a una coactivación de los músculos agonista y antagonista asociados al movimiento. Un creciente número de estudios ha encontrado evidencia contra este argumento. Más bien, se propone que un reclutamiento inadecuado de las neuronas motoras agonistas, no un aumento de la actividad del antagonista, es la base principal de los trastornos del control motor después de lesiones en las NMS (29-36). De este modo, otros problemas como la incapacidad para reclutar neuronas motoras (debilidad), anormalidades de la inhibición recíproca entre agonista y antagonista y una disinergia puede ser más perjudicial para el control motor que solamente la hipertonía (26). Esta investigación tiene enormes implicancias para la práctica médica. Sugiere que las prácticas de tratamiento dirigidas principalmente a reducir la hipertonía espástica como el objetivo fundamental de recuperar el control motor puede tener un impacto limitado en ayudar a los pacientes a recuperar la independencia funcional. Esto se debe a que, con frecuencia, la pérdida de la independencia funcional es el resultado de muchos factores, lo cual puede ser más limitante para la recuperación del control motor que la presencia de un tono muscular anormal. Algunos de los factores incluyen problemas en la coordinación de los músculos sinergistas activados en respuesta a la inestabilidad. Descoordinación de las Estrategias Motoras Las lesiones neurológicas también afectan la capacidad para organizar los distintos músculos en sinergias de movimiento postural coordinadas. 165 ALINEACIÓN La alineación corporal se relaciona con la disposición entre sus partes, así como la posición del cuerpo en relación con la gravedad y a la base de apoyo (4). La alineación de los segmentos corporales sobre la base de apoyo determina en gran medida el esfuerzo necesario para sostener al cuerpo con relación a la gravedad. Además, determina la organización de las estrategias motoras que serán eficaces para controlar la postura (4). Con frecuencia, los cambios en la posición inicial o alineación son característicos de las personas con una lesión en las NMS. Las anomalías pueden reflejar cambios en la alineación de una parte del cuerpo con otra. Los ejemplos incluyen al paciente que se sienta o pone de pie con la pelvis rotada hacia posterior, con una excesiva cifosis de tronco y con la cabeza doblada hacia delante (véase Fig. 9.3), o al niño con parálisis cerebral, quien emplea en forma habitual un patrón postural encorvado durante la bipedestación y la marcha (10). La alineación también puede expresarse como un cambio en la posición del cuerpo con relación a la gravedad y a la base de apoyo. Por ejemplo, la alineación asimétrica al sentarse y ponerse de pie es una característica frecuente del paciente con una lesión neural unilateral, como un accidente cerebrovascular (9). Estas personas tienden a ponerse de pie con el peso desplazado hacia el lado no afectado. Otros pacientes, en particular con lesiones cerebelosas, tienden a utilizar una amplia base de apoyo en bipedestación (21). Finalmente, muchos pacientes se ponen de pie con un centro de gravedad desplazado hacia delante o atrás. Por ejemplo, se ha informado que aquellos ancianos con miedo a caer tienden a emplear una postura inclinada hacia delante con el centro de gravedad desplazado anteriormente (37). (El desplazamiento anterior del centro de gravedad se ilustra en la Fig. 9.4) Sin embargo, existe otro tipo de pacientes que está en bipedestación con el centro de gravedad desplazado posteriormente (4). Los cambios en la alineación pueden ser considerados una deficiencia musculoesquelética o una estrategia compensatoria para otras deficiencias. Por ejemplo, en las personas ancianas, la alineación, la cual generalmente se caracteriza por una cifosis prominente y por posición inclinada dela cabeza hacia delante, representa una anomalía musculoesquelética que limita los movimientos 166 Sección II POSTURA/EQUILIBRIO necesarios para la postura y el equilibrio (38). En cambio, la alineación asimétrica común del paciente hemipléjico que se sienta y pone de pie con el peso trasladado hacia el lado no afectado, con frecuencia es una estrategia desarrollada para compensar otras anormalidades como la debilidad (4). Comprender estas diferencias es importante, puesto que lograr una posición simétricamente alineada puede no ser un objetivo razonable para el paciente con hemiparesia hasta que las deficiencias subyacentes se hallan solucionado los suficiente como para asegurar que la pierna afectada no colapsará con el peso del cuerpo. ESTRATEGIAS MOTORAS Dividimos los problemas de coordinación que se manifiestan en las estrategias motoras posturales en (a) trastornos relacionados con la sincronización y (b) trastornos relacionados con la regulación de las acciones posturales. Problemas de Sincronización En muchos pacientes con trastornos neurológicos, un trastorno postural no está completamente relacionado con la capacidad de generar fuerza, sino que es el resultado de la incapacidad para recuperar la estabilidad. Se ha descrito una cantidad de diversos problemas de sincronización relacionados con el control postural, incluyendo retrasos en el inicio de la respuesta y los problemas de la coordinación temporal entre los músculos sinergistas. MÓDULO DE APRENDIZAJE ACTIVO Hagamos otro experimento. Consiga un compañero y haga que se ubique frente a usted. Sostenga a su compañero/a por las caderas y suavemente empújelo/a hacia atrás. Mire los pies, observe lo rápido que los dedos se levantan cuando es empujado/a hacia atrás. ¿Los dos pies reaccionan al mismo tiempo? En la mayoría de las personas, el tibial anterior de ambas piernas se contrae rápidamente, levantando los dedos de ambos pies simétricamente. Recuerde el capítulo sobre control postural normal, el tiempo de inicio real para el tibial después de una perturbación es de aproximadamente 100 ms. ¿Qué espera ver si la activación del tibial de una pierna es lenta? Probablemente ese pie se levantaría lentamente del suelo en comparación con el otro pie al empujar a la persona hacia atrás. Los retrasos en el inicio de la actividad postural motora durante la recuperación del equilibrio producen respuestas correctivas diferidas, aumento del balanceo y, en muchos casos, una subsiguiente pérdida de equilibrio. Para estudiar la sincronización de la activación muscular para el control postural, los investigadores utilizan una plataforma móvil para inducir el balanceo de un individuo en bipedestación y EMGs para monitorear qué tan rápido los músculos responden al balanceo. Empleando este método con pacientes hemipléjicos, los investigadores descubrieron que, con frecuencia, las latencias iniciales de los músculos eran muy lentas, aproximadamente 220 ms en comparación con 90 - 100 ms de los individuos de control normales (39). También se observó una incapacidad para responder rápidamente a una pérdida de equilibrio en un número de pacientes con una lesión cerebral traumática (40). Se produjo una activación de los músculos posturales considerablemente diferida en pacientes con LCT con contusión focal cortical. De forma sorprendente, los pacientes con TEC leves o moderados no presentaron un retraso similar en las latencias iniciales de los músculos posturales. Se detectaron retrasos significativos en el inicio de la actividad postural en anormalidades de desarrollo incluyendo síndrome de Down (41) y algunas formas de parálisis cerebral (42). Otros tipos de problemas de sincronización pueden afectar la coordinación de los músculos que responden sinergísticamente a la recuperación del equilibrio. Cuando se produce un trastorno en la sincronización de los músculos activados para controlar el centro de gravedad, los movimientos se descoordinan y pueden dificultar la restauración del equilibrio. El trastorno de la sincronización y secuencia de los músculos que trabajan en conjunto ha sido denominado disinergia. La disinergia es un término general utilizado para describir una variedad de problemas relacionados con la sincronización o secuencia de los músculos para la acción. En la literatura de la rehabilitación, frecuentemente el término sinergia es usado para describir al control motor anormal o alterado (18, 19). Las sinergias anormales son patrones estereotipados de movimiento que no pueden ser Capítulo Nueve CONTROL POSTURAL ANORMAL 167 Figura 9.6. Sinergias anormales del movimiento de una paciente con hemiplejia en A, supino, B, sedente y C, en bipedestación. (Adaptado de Brunnstrom S. Movement therapy in hemiplegia: a neurophysiological approach. Hagerstown, MD: Harper & Row, 1970: 12, 13, 15.) cambiados o adaptados a los cambios de las necesidades de una actividad o entorno. Se ha descrito una variedad de sinergias anormales que dificultan el movimiento normal de pacientes hemipléjicos (9, 19). La Figura 9.6 ilustra un ejemplo de una sinergia flexora anormal en supino (A), sedente (B) y en bipedestación (C) (19). El proceso de recuperación durante la rehabilitación de una hemiplejia se ha definido como la disolución de las sinergias motoras anormales a favor del control independiente o selectivo (19). Es importante recordar que durante el control motor normal, el SNC utiliza las sinergias musculares como una forma de simplificar el control del movimiento. Como lo describimos en el capítulo sobre control postural normal, una sinergia es un grupo de músculos obligados a actuar juntos para efectuar una actividad funcional. Una característica importante de las sinergias posturales normales, que las distingue de las anormales, es su capacidad de modificación. Las sinergias normales no son invariables, es decir, inmutables, sino que son ensambladas para realizar una actividad, por lo cual son flexibles y adaptables a las necesidades cambiantes. En un paciente con deficiencia neurológica, la disinergia, o ausencia de sinergias motoras normales, limitan la recuperación del control motor normal, que implica el control postural. La sincronización de los músculos posturales pueden ser afectada de distintas formas. Sin embargo, todos los tipos de problemas de sincronización se clasifican como disinergia. ¿Cuáles son algunos de estos problemas y generalmente cuáles pacientes los padecen? Se han descubierto disinergias en pacientes con hemiplejia espástica, debida a una parálisis cerebral (42) o a un accidente cerebrovascular (39). Utilizando la técnica de la plataforma móvil descrita en capítulos anteriores, se analizaron los patrones musculares de la postura de un grupo de niños con parálisis cerebral de 7 a 12 años (42). En aquellos con hemiplejia espástica, las respuestas musculares de la pierna afectada tenían una secuencia anormal que se debía principalmente a la activación diferida del músculo distal. Cuando la plataforma se movía hacia atrás, los niños se balanceaban hacia delante y el patrón de activación muscular de la pierna sana era de distal a proximal, con un retraso de 30 a 50 ms (Fig. 9.7). En cambio, en la pierna hemipléjica, el primer conjunto de músculos en activarse en respuesta al balanceo anterior eran los 168 Sección II POSTURA/EQUILIBRIO Pierna no hemipléjica Pierna hemipléjica Isq Cua Gem Tib Figura 9.7. Secuencia anormal de los músculos en un niño hemipléjico en respuesta al traslado posterior de una plataforma móvil. Los EMGs muestran una activación inapropiada de los músculos que responden al balanceo anterior, los músculos proximales efectúan sus descargas antes que los llamados músculos distales espásticos. (Abreviaturas: Isq, isquiotibiales; Cua, cuadriceps; Gem, gemelos; Tib, tibial anterior.) La flecha señala el inicio del movimiento de la plataforma. (Adaptado de Nashner LM, Shumway-Cook A, Marin D, Stance posture control in select groups of children with cerebral palsy: deficit in sensory organization and muscular coordination. Exp Brain Res 1983; 49: 401.) isquiotibiales, seguidos de los gemelos. Este descubrimiento fue sorprendente por diversas razones. En los exámenes médicos, este niño mostró espasticidad en los gemelos. Las señales incluían: un aumento de la rigidez en respuesta al estiramiento pasivo, clonus, marcha equina y falta de dorsiflexión en el tobillo en respuesta al desplazamiento posterior. Una posible explicación para todas estas observaciones médicas fue una deficiencia primaria, espasticidad en los gemelos. Dados estos descubrimientos, se podría predecir una respuesta hiperactiva de los gemelos cuando el niño se situara en la plataforma y se balanceara en dirección anterior, puesto que durante este balanceo los primeros músculos en estirarse son los gemelos. Pero, limitando un estiramiento de los gemelos hiperactivos, ¡los primeros músculos en responder fueron los isquiotibiales! Los gemelos fueron lentos en activarse y la amplitud de la actividad muscular fue tardía comparada con el lado no afectado. Estos hallazgos concuerdan con los de otros autores que han señalado que una característica principal de los pacientes neurológicamente deficientes con hipertonía espástica es la incapacidad para reclutar y regular la frecuencia de descarga de las neuronas motoras. Este mismo trastorno fue observado en respuesta al balanceo posterior, es decir, en lugar de la activación normal del tibial anterior, cuadriceps y abdominales de la pierna sana, el niño con parálisis cerebral hemipléjica activaba primero el cuadriceps, luego el tibial anterior. El efecto biomecánico de la secuencia alterada fue la hiperextensión de la rodilla y la flexión anterior del tronco (Fig. 9.8). Cuando se analiza clínicamente, con frecuencia este patrón motor se atribuye a una hiperactividad de los gemelos, los cuales evitan la activación apropiada del tibial anterior (TA) por la restricción del antagonista. Sin embargo, en el caso de los niños evaluados en este estudio, la actividad de los gemelos no era la causa de este patrón motor en particular. Los análisis de los patrones posturales de pacientes hemipléjicos adultos también han revelado patrones alterados de actividad muscular, incluyendo anormalidades en la sincronización y secuencia de la activación muscular, cocontracción excesiva y una mayor variabilidad en la sincronización de las respuestas entre individuos con hemiplejia (9). Los trastornos en la postura bípeda inicial también afectaron la organización de las estrategias posturales en algunas personas con hemiplejia (43). Los pacientes con disinergia a veces tienen retrasos anormalmente largos en el tiempo de inicio de los músculos sinergistas proximales. Este tipo de disinergia ha sido detectado en niños con síndrome Capítulo Nueve CONTROL POSTURAL ANORMAL 169 cuando responden a amenazas al equilibrio. (Esto se ilustra en la Fig. 9.9) Esta activación de los músculos de ambos lados del cuerpo produce una rigidez corporal y es una estrategia muy ineficiente para recuperar el equilibrio, ya que no es direccionalmente específica (44). Estos resultados no concuerdan con el clásico trabajo de pacientes con Parkinson realizado por Purdue Martín, quien detectó una ausencia de equilibrio y de reacciones de enderezamiento en los pacientes con Parkinson (45). La rigidez y pérdida del equilibrio observada durante pruebas de inclinación insinúan que las reacciones de equilibrio estaban ausentes. El uso de EMGs en los músculos de personas con Parkinson ha permitido a los investigadores ver que ellos en verdad responden al desequilibrio, pero el patrón de actividad muscular utilizado es inefectivo. Problemas de Regulación Figura 9.8. Las consecuencias biomecánicas de un trastorno en la sincronización de los músculos que reaccionan al balanceo posterior comprenden la hiperextensión de la rodilla y la flexión anterior del tronco. (Adaptado de Shumway-Cook A, McCollum G. Assessment and treatment of balance deficits. En: Montgomery P, Connolly B, eds. Motor control and physical therapy. Hixson, TN: Chattanooga Group, 1991: 130.) de Down (41) y en adultos con una lesión cerebral traumática con contusiones focales corticales (40). Las consecuencias biomecánicas de la activación diferida de los músculos proximales en comparación con los distales comprenden un movimiento excesivo de rodilla y cadera. Esto se debe a que el patrón de sincronización muscular no es eficiente en controlar los efectos indirectos de las fuerzas generadas en el tobillo sobre las articulaciones más proximales. La disinergia también se puede caracterizar por una cocontracción de los músculos en las partes anteriores y posteriores del cuerpo. Los investigadores han descubierto que las personas con Parkinson emplean una estrategia motora compleja Mantener el equilibrio requiere que las fuerzas generadas para controlar la posición del cuerpo en el espacio sean apropiadamente reguladas en relación con el grado de inestabilidad. Esto significa que una pequeña perturbación a la estabilidad es recibida con una respuesta muscular apropiadamente dimensionada. Así, la fuerza de respuesta debe ser adecuada a la amplitud de la inestabilidad. Los investigadores están comenzando a examinar los mecanismos fisiológicos que subyacen a la regulación de las respuestas posturales en individuos neurológicamente sanos. Además, se están observando los efectos de las lesiones en el cerebelo o ganglios basales sobre la capacidad de regular la amplitud de las respuestas posturales a los distintos tipos de perturbaciones al equilibrio (46, 47). Los resultados de estos estudios han demostrado que los individuos neurológicamente sanos utilizan una combinación de mecanismos que controlan el feedforward, o anticipación, y el feedback para regular las fuerzas necesarias para la estabilidad postural (46). La graduación o regulación de la fuerza de respuesta probablemente involucra las porciones anteriores del cerebelo, puesto que en pacientes con una lesión cerebelosa anterior se detectó una incapacidad para anticipar y regular las fuerzas apropiadas a los cambios en la dimensión de una perturbación postural (47). Las respuestas posturales que son muy amplias son denominadas hipermétricas y se asocian con un balanceo corporal compensatorio Sección II POSTURA/EQUILIBRIO excesivo en la dirección opuesta a la dirección inicial de la inestabilidad. Por ejemplo, los pacientes con una patología cerebelosa unilateral que afecta el lóbulo anterior, pueden presentar respuestas hipermétricas en el lado afectado. Comúnmente, esto producirá caídas en la dirección opuesta al lado afectado debido a una actividad excesiva de la extremidad hipermétrica. En cambio, muchos pacientes con hemiparesia caerán en la dirección de la debilidad porque no pueden de generar la fuerza suficiente para contrarrestar las fuerzas desestabilizadoras. Los pacientes con respuestas hipermétricas también pueden manifestar un balanceo excesivo del centro de gravedad (4). Superficie plana Viga sedente Individuo normal 170 E. de cadera E. de tobillo E. de tronco El control postural normal requiere la capacidad de adaptar las respuestas a las cambiantes necesidades de las actividades y los ambientes. Esta flexibilidad exige la disponibilidad de múltiples estrategias motoras y la capacidad para seleccionar la estrategia apropiada. La incapacidad para adaptar los movimientos a las cambiantes necesidades de la actividad es una característica de muchos pacientes con trastornos neurológicos. Los pacientes se limitan a patrones motores estereotipados, manifestando una pérdida de la flexibilidad y adaptabilidad motora. Las sinergias motoras fijas del paciente con hemiparesia es un ejemplo de las deficiencias relacionadas con la pérdida de flexibilidad y adaptabilidad. Los infantes con parálisis cerebral que tienen problemas disociando los movimientos de las piernas se limitan a dar patadas simétricamente por estos patrones motores obligatorios (48). En pacientes con la enfermedad de Parkinson se ha encontrado una incapacidad para adaptar las estrategias motoras a los cambios en el apoyo (44). En este estudio, se le pidió a un grupo de control normal y a un grupo de pacientes con Parkinson que mantuvieran un equilibrio bípedo en distintas situaciones, incluyendo el estar de pie sobre una superficie plana, sobre una viga angosta y sentados sobre un banco con los pies sin apoyo. Los sujetos normales pueden adaptar los músculos usados para el control postural en respuesta a las cambiantes necesidades de la actividad (Fig. 9.9A). En cambio, los pacientes con Parkinson fueron incapaces de modificar la compleja estrategia motora utilizada para recuperar el equilibrio al estar sobre la superficie plana, la viga o la posición sedente, mostrando una imposibilidad de modificar la forma Individuo con Parkinson PROBLEMAS DE ADAPTACIÓN MOTORA Estrategia compleja Estrategia compleja Estrategia compleja Figura 9.9. Adaptación normal y anormal. A, Adaptación normal de la actividad muscular en respuesta a tres actividades posturales. B, En cambio, los patrones de los EMGs de pacientes con Parkinson revelaron una compleja estrategia en la actividad muscular que no se adaptó a los cambios de las necesidades de la actividad. (Adaptado de Horak FB, Nashner LM, Nutt Jg. Postural instability in Parkinson’s disease: motor coordination and sensory organization. Neurology Report 1988; 12: 55.) en que se mueven en respuesta a los cambios de las necesidades del ambiente y actividad (Fig. 9.9B). Pérdida de Control Postural Anticipatorio Hemos visto que la incapacidad para adaptar la forma en que nos movemos en respuesta a las cambiantes condiciones de la actividad y del entorno puede ser una fuente de inestabilidad para muchos pacientes con deficiencias neurológicas. Otra fuente de alteración postural es la pérdida de los procesos anticipatorios que activan los ajustes posturales con antelación a movimientos voluntarios potencialmente desestabilizadores. La actividad Capítulo Nueve CONTROL POSTURAL ANORMAL postural anticipatoria es altamente dependiente de la experiencia y aprendizaje previos. En muchos pacientes con deficiencias neurológicas se ha observado una incapacidad de activar los músculos posturales antes de movimientos voluntarios del brazo, incluyendo pacientes hemipléjicos (49), niños con parálisis cerebral (42), niños con síndrome de Down (41) y pacientes con Parkinson (50). Resumen de los Problemas Motores Según el Diagnóstico Hasta ahora, nuestro análisis del trastorno postural del paciente con deficiencia neurológica se ha enfocado en presentar una amplia variedad de alteraciones motoras que conllevan a problemas en la estabilidad y orientación. Puede ver que el rango de anomalías es enorme, lo cual refleja la complejidad de los problemas que afectan al sistema nervioso central. En algunos casos, el mismo tipo de trastorno puede ser encontrado en pacientes con diagnósticos muy diferentes. Por ejemplo, el inicio diferido de las respuestas posturales puede ser percibido en pacientes adultos con hemiplejia, en niños con síndrome de Down y en personas ancianas con neuropatías periféricas. Por otra parte, algunos problemas parecen ser característicos de un diagnóstico. Por ejemplo, en pacientes con Parkinson se ha detectado un tipo particular de estrategia motora compleja utilizado en todas las condiciones de una actividad. En la mayoría de los casos, lo que no sabemos sobre la alteración postural de los pacientes sobrepasa con creces lo que sí sabemos. Esto se debe a que esta área de investigación tiene aproximadamente sólo 20 años. La información nueva se difunde rápidamente a medida que los científicos expanden el estudio sobre el control postural a más grupos de pacientes. En la siguiente sección, tratamos de resumir una parte de la investigación sobre los problemas motores relacionados con una alteración postural según el diagnóstico. Se harán algunas advertencias antes de comenzar esta sección. Recuerde que incluso los pacientes con el mismo diagnóstico pueden ser muy diferentes. Así, dos personas con hemiplejia no son iguales por las diferencias en el tipo, ubicación y extensión de la lesión neural. Otros factores como la edad, estado premórbido y grado de compensación, también tienen un profundo impacto en el comportamiento visto. No obstante, aquí proporcionamos un resumen de las clases de 171 los posibles problemas de diversos tipos de pacientes con deficiencias neurológicas, basándose en la investigación vigente sobre el control postural. Esta información también se resume en la Tabla 9.1. ACCIDENTE CEREBROVASCULAR: HEMIPLEJIA ESPÁSTICA La investigación sobre el control postural ha señalado los múltiples tipos de problemas motores de los pacientes con hemiplejia. Un número de artículos ha revisado las deficiencias sensoriales y motoras en el paciente que ha tenido un derrame cerebral (9, 43, 51,52). Frecuentemente, la debilidad es una deficiencia primaria. El tono muscular anormal es común, desde la completa flacidez a la hipertonía espástica. A menudo las respuestas posturales son diferidas. Además, habitualmente se detecta disinergia, o un quiebre en la organización sinergista de los músculos. Esta puede incluir la descarga anticipada de los músculos proximales, o en algunos pacientes, esta se produce mucho después en relación con los músculos distales. También es común una pérdida de la activación anticipatoria de los músculos posturales durante movimientos voluntarios, al igual que la incapacidad para modificar y adaptar los movimientos a las cambiantes necesidades de la actividad. Los problemas neuromusculares a menudo producen alteraciones musculoesqueléticas secundarias incluyendo el acortamiento del grupo muscular gemelos/sóleo y una pérdida del rango de movilidad del tobillo. ENFERMEDAD DE PARKINSON Los problemas motores como la bradiquinesia y la rigidez producen muchos problemas musculoesqueléticos inhabilitantes, incluyendo la pérdida de la flexibilidad y del rango de movilidad articular (6, 50, 53, 54). Los trastornos motores no parecen ser el resultado de la debilidad muscular (45). De forma interesante, a pesar del hecho de que la bradiquinesia o movimientos voluntarios lentos es común en los pacientes con Parkinson, se ha informado que las latencias iniciales de las respuestas posturales automáticas son normales (44). Los EMGs han descubierto que las personas con Parkinson utilizan un complejo patrón de actividad muscular que involucra músculos de ambos lados del cuerpo al responder a la inestabilidad. Esta coactivación genera un cuerpo rígido y una incapacidad para recuperar 172 Sección II POSTURA/EQUILIBRIO Tabla 9.1. Problemas Motores por Diagnóstico Hemipléjico ACV Adulto PC Pediátrica Adulto Cerebeloso Pediátrico Con Parkinson Problemas de fuerza Debilidad Tono anormal Respuesta hipermétrica + + - + + - +/+ +/+ + - Problemas de Sincronización Inicio diferido Disinergia Adaptación deficiente Control anticipatorio deficiente Problemas musculoesqueléticos + + + + + + + + + + ¿? ¿? ¿? + ¿? ¿? ¿? + + + + adecuadamente la estabilidad. Además, los pacientes parecen ser incapaces de modificar los patrones motores en respuesta a las cambiantes necesidades de la actividad. Finalmente, la actividad postural anticipatoria se encuentra alterada en muchos pacientes con Parkinson. TRASTORNOS DEL CEREBELO Las señales y síntomas asociados con un trastorno en el cerebelo fueron descritos por primera vez en las décadas de 1920 y 1930 (55). Las deficiencias principales asociadas con trastornos cerebelosos incluyen: (a) hipotonía o una disminución de la resistencia de la extremidad al estiramiento; (b) ataxia, la cual se describe como un retraso en el inicio del movimiento o errores en el rango, fuerza o métrica del movimiento, con frecuencia llamada dismetría o disinergia y (c) temblor de acción o intencional, particularmente al término del movimiento (21). Las lesiones en el cerebelo tienden a producir trastornos ipsolaterales a la lesión. Además, las lesiones en las diversas partes del cerebelo poseen señales y síntomas distintivos. Por ejemplo, las lesiones en la vermis media y el núcleo del fastigio afectan principalmente al tronco y a las extremidades superiores; así, se pueden manifestar como temblores troncales, marcha atáxica de base ampliada y disartria al hablar. En cambio, las lesiones en el lóbulo anterior (vermis y áreas de las piernas) producen perturbaciones motoras en las piernas, las cuales producen un mal desempeño en la prueba talón-mentón, disinergia y marcha anormal (21). Gran parte de la investigación sobre el control postural en pacientes cerebelosos se ha efectuado con personas que sufren una degeneración en el lóbulo anterior del cerebelo. De esta forma, los hallazgos de estos estudios pueden no coincidir necesariamente con lesiones en el hemisferio lateral o vestivulocerebelosas. Se ha informado que las latencias iniciales son normales en pacientes cerebelosos adultos, pero diferidas en niños con parálisis cerebral y ataxia cerebelosa. También se ha detectado una incapacidad para regular la actividad postural, lo cual genera respuestas posturales hipermétricas en pacientes cerebelosos (47). TRASTORNOS SENSORIALES Como lo mencionamos anteriormente, un control postural efectivo requiere más que la capacidad de generar y aplicar las fuerzas para controlar la posición del cuerpo en el espacio. A fin de conocer cuando aplicar las fuerzas restauradoras, el SNC debe poseer un panorama exacto de dónde el cuerpo está en el espacio y si se encuentra inmóvil o no. Como resultado, el control postural normal necesita la organización de la información sensorial proveniente de los sistemas visual, somatosensorial y vestibular sobre la posición y movimiento del cuerpo en relación con el ambiente, así como la coordinación de esta información con las acciones motoras. Un alteración en el procesamiento de la información sensorial puede afectar el control postural de distintas formas (4, 56). Primero, los problemas sensoriales pueden evitar el desarrollo de modelos internos precisos del cuerpo para el control postural. Esto puede afectar la capacidad de un paciente para determinar con exactitud la orientación del cuerpo con respecto a la gravedad y al ambiente. Segundo, una perturbación en los mecanismos sensoriales centrales puede perjudicar la capacidad de una persona para adaptar los impulsos sensoriales a los cambios de las necesidades de la actividad y el entorno. Tercero, los problemas sensoriales pueden interrumpir el Capítulo Nueve CONTROL POSTURAL ANORMAL aprendizaje motor, afectando la capacidad de adaptación al cambio. Finalmente, la pérdida de la información sensorial puede dificultar la capacidad para anticipar una inestabilidad y así producir una modificación compensatoria de las estrategias que un paciente ocupa para percibir la inestabilidad y moverse. Distorsión de los Límites de Estabilidad Una parte importante de interpretar los sentidos y coordinar las acciones que controlan la posición del cuerpo en el espacio parece ser la presencia de una representación interna o esquema corporal, que proporciona una representación precisa o un marco de referencia postural. La Figura 9.10 entrega un ejemplo de este concepto. Se ilustran los límites de estabilidad propuestos para la actividad de la bipedestación independiente sobre una superficie firme y plana de un adulto neurológicamente sano con control postural normal (Fig. 9.10A). Sin embargo, la Figura 9.10B, representa límites de estabilidad modificados para un paciente con hemiplejia que requiere un bastón para apoyarse debido a una debilidad unilateral. Ahora los límites de estabilidad excluyen la pierna izquierda, la cual no puede sostener el cuerpo por la debilidad, pero incluyen el bastón, el cual sirve como una adición a la base de apoyo (5). Se ha sugerido que una representación precisa, o modelo, de los límites de estabilidad es Figura 9.10. Modelo conceptual de los límites de estabilidad para el control postural bípedo. A, Límites de estabilidad normales de un adulto neurológicamente sano, en comparación con B, los límites de estabilidad modificados de un paciente con hemiplejia en la pierna izquierda, excluye la pierna débil pero incluye el bastón, el cual ahora es parte de la base de apoyo del paciente. (Adaptado de Shumway-Cook A, Mc Collum G. Assessment and treatment of balance deficits. En: Montgomery P, Connolly B, eds. Motor control and physical therapy. Hixson, TN. Chattanooga Group, 1991: 129.) 173 esencial para la recuperación del control postural. Esto permite el desarrollo de nuevas estrategias sensoriales y motoras mientras el paciente permanece dentro de sus nuevos límites de estabilidad, sin importar las deficiencias generadas por la lesión neurológica (5). Así, el proceso de recuperación del control postural después de una lesión incluye el desarrollo de nuevas representaciones precisas de la capacidad del cuerpo relacionada con el control postural. Usualmente, el modelo de los límites de estabilidad del individuo es consistente con los límites de estabilidad reales. En muchos pacientes, no obstante, los límites percibidos pueden ser inconsistentes con los reales, los cuales han cambiado como resultado de limitaciones sensoriales o motoras después de una lesión neurológica. Una discrepancia entre los límites de estabilidad reales e internos puede producir inestabilidad y potenciales caídas (5). En el dibujo de la Figura 9.10B, los límites de estabilidad reales del paciente excluyen la pierna hemiparésica, la cual es incapaz de generar la fuerza suficiente para controlar el cuerpo en una posición vertical. Si el modelo interno de los límites de estabilidad del paciente incluye la pierna afectada como parte de la base de apoyo, el paciente tendrá la tendencia a caerse para ese lado, cuando el centro de gravedad cambie a ese costado. Por otra parte, representaciones imprecisas del cuerpo con respecto al control postural pueden 174 Sección II POSTURA/EQUILIBRIO limitar la capacidad del paciente para emplear nuevas habilidades en el control de la postura (5). Por ejemplo, si el modelo de los límites de estabilidad de un paciente con hemiplejia no cambia durante el transcurso de la recuperación a fin de reflejar las nuevas capacidades para controlar la pierna izquierda con el propósito del apoyo, el paciente puede continuar parándose y caminando asimétricamente. Muchos pacientes con un trastorno neurológico no desarrollan modelos precisos de su cuerpo en relación con las dinámicas del movimiento y de las sensaciones para el control postural (5, 58, 59). Los modelos internos imprecisos producen patrones de movimiento y sensaciones que parecen inconsistentes con las aparentes capacidades del paciente. Este aspecto del control postural alterado recién comienza a ser explorado y se necesita mucha investigación en esta área. Incapacidad para Adaptar los Sentidos En el paciente con una deficiencia neurológica, la incapacidad para adaptar la forma de emplear los sentidos para el control postural puede ser el resultado de una patología dentro de los sistemas sensoriales individuales o de un daño en las estructuras sensoriales centrales que son fundamentales para la organización de la información sensorial del control postural (4, 5). La pérdida de la información somatosensorial, cinestésica y propioceptiva es común en muchos tipos de accidentes cerebrovasculares, ocasionando en el paciente hemipléjico pérdidas hemisensoriales que afectan profundamente el control de la postura y del movimiento (60). Además, muchos de esos pacientes sufren trastornos en el sistema visual, incluyendo alteraciones en la motilidad ocular, defectos en el campo visual y una convergencia deficiente que conlleva a problemas de fusión (40). Finalmente, muchas personas con trastornos neurológicos centrales tienen problemas asociados en las estructuras vestibulares periféricas o centrales (61). Una lesión traumática en la cabeza puede producir varios tipos de lesión en el sistema vestibular que pueden complicar la recuperación del control postural (61). En muchos pacientes, a pesar de contar con sensaciones periféricas sanas, las lesiones en una amplia variedad de estructuras del sistema nervioso central pueden afectar la capacidad de adaptar los sentidos para el control postural. Los problemas en la adaptación sensorial pueden manifestarse como una ponderación inflexible de la información sensorial para la orientación y/o una incapacidad para mantener el equilibrio en cualquier entorno donde la información sensorial comunica inadecuadamente el movimiento personal. La incapacidad para adaptar la ponderación de los sentidos para la orientación en los distintos ambientes es de cierta forma análoga a la inflexibilidad en el uso de las estrategias motoras observada en muchos pacientes con deficiencias neurológicas. Los investigadores que examinan el efecto de una lesión neurológica en la capacidad de los pacientes para adaptar la información sensorial del control postural se ha enfocado principalmente en el uso de plataformas de fuerza computarizadas en conjunto con entornos visuales móviles, desarrollados por primera vez por Nashner y sus colegas (62-66). Este método, descrito en detalle en los capítulos sobre control postural normal, prueba la capacidad del paciente para mantener un equilibrio bípedo bajo condiciones en que no existe Normal Adultos (7-60) Niños (1-7) N N N N N A N A N A N A N N/A A N N/A A N N N A A A N N N N A A Problemas de N selección sensorial N A A A A Anormal Dependiente de la visión Dependiente de la superficie Pérdida vestibular Figura 9.11. Esquema de clasificación para identificar los diferentes problemas relacionados con la organización de la información sensorial para el control postural bípedo basado en patrones de balanceo normal y anormal en seis situaciones sensoriales utilizadas durante posturografías dinámicas. (N = balanceo normal; A = balanceo anormal.) Capítulo Nueve CONTROL POSTURAL ANORMAL la información sensorial ausente o es imprecisa para el control postural. Se ha propuesto un sistema de clasificación para identificar los distintos problemas relacionados con la organización de la información sensorial para el control postural bípedo basándose en patrones de balanceo normal y anormal en seis situaciones sensoriales utilizadas durante posturografías dinámicas (4). Los patrones de balanceo asociados con las diferentes categorías de los problemas de organización sensorial se resumen en la Figura 9.11. ¿Cuál es el efecto de la pérdida de un impulso sensorial sobre el control postural? Depende. Algunos factores importantes comprenden (a) la disponibilidad de otros sentidos para detectar la posición del cuerpo en el espacio, (b) la existencia de señales de orientación precisas en el entorno y (c) la capacidad de interpretar y seleccionar correctamente la información sensorial para la orientación (4). Como se ilustra en la Figura 9.12, los pacientes con una pérdida de la información CAÍDA Individuos de control normales ÍNDICE DE BALANCEO Individuos con pérdida vestibular Figura 9.12. Comparación del balanceo corporal de las seis situaciones sensoriales en adultos neurológicamente sanos y pacientes con pérdida de la función vestibular. Los resultados demuestran que en dichos pacientes se produce una inestabilidad sólo en las situaciones donde los impulsos visuales y somatosensoriales no están disponibles para el control postural (situaciones 5 y 6). (Adaptado de Horak F, Nashner LM, Diener HC. Postural strategies associated with somatosensory and vestibular loss. Exp Brain Res 1990: 418.) 175 vestibular para el control postural pueden permanecer estables bajo la mayoría de las situaciones mientras la información alternativa de los sistemas visual y somatosensorial esté disponible para la orientación. En situaciones donde se reducen los impulsos visuales y somatosensoriales, dejando principalmente los impulsos vestibulares (las últimas dos situaciones de la Fig. 9.12) para el control postural, el paciente puede experimentar una caída repentina (62). Funcionalmente, los pacientes con este tipo de alteración postural pueden desempeñarse en forma normal en la mayoría de las pruebas de equilibrio mientras se encuentren en un ambiente bien iluminado y sobre una superficie firme y plana. No obstante, el desempeño en actividades bajo condiciones sensoriales ideales no predecirá necesariamente el riesgo a las caídas del paciente cuando se levante en la noche para ir al baño y deba sortear una superficie alfombrada en la oscuridad. ¿Cómo una alteración de la información somatosensorial afecta el control postural? Se esperaría que un paciente con una pérdida repentina de la información somatosensorial podría mantener la estabilidad mientras esté disponible la información alternativa de los sentidos visual y vestibular. Un grupo de investigadores examinó este pregunta colocando manguitos de presión en los tobillos de individuos normales e inflándolos hasta perder que la sensación cutánea de los pies y tobillos (63). Estas personas neurológicamente sanas pudieron mantener el equilibrio en las seis situaciones sensoriales (Fig. 9.13) debido a que siempre tenían un sentido alternativo disponible para la orientación. La sobredependencia en la visión para el control postural es denominada patrón de dependencia visual para la organización sensorial. En este patrón, el balanceo se incrementa anormalmente en cualquier situación donde la visión se reduce o es imprecisa (situaciones 2, 3, 5 y 6 de la Fig. 9.11). Observamos este tipo de patrón en niños normales muy pequeños, como se señaló anteriormente en el capítulo sobre desarrollo normal del control postural. Un patrón de dependencia visual también se ha detectado en otros tipos de pacientes con deficiencias neurológicas, incluyendo aquellos con formas específicas de vértigo posicional causado por una patología vestibular (66). De forma alternativa, algunos pacientes pueden presentar un uso inflexible de los impulsos somatosensoriales para el control postural, 176 Sección II Individuos de control normales Individuos con pérdida somatosensorial Índice de balanceo CAÍDA POSTURA/EQUILIBRIO Figura 9.13. El balanceo corporal de individuos normales en las seis condiciones antes de la utilización de manguitos de presión y después de la subsiguiente pérdida temporal de la sensación cutánea con manguitos de presión. La pérdida de los impulsos somatosensoriales no afectó su capacidad de mantener el equilibrio debido a la existencia de sentidos alternativos y a la capacidad de adaptar los sentidos restantes a las necesidades cambiantes. (Adaptado de Horak F, Nashner LM, Diener HC. Postural strategies associated with somatosensory and vestibular loss. Exp Brain Res 1990; 418.) volviéndose inestables en situaciones donde los impulsos de la superficie no permiten que se habitúen y mantengan una orientación vertical (56). Este tipo de patrón es denominado patrón dependiente de la superficie y se manifiesta en pacientes con cantidades excesivas de balanceo corporal en las situaciones 4, 5 y 6 (Fig. 9.11). Así, cuando están de pie sobre una superficie amoldable, como arena o una alfombra gruesa, o sobre una superficie inclinada, como una rampa, o en una superficie móvil, como un bote, la posición dela articulación del tobillo y el resto de la información somatosensorial y propioceptiva de los pies y piernas no se correlaciona bien con la orientación del resto del cuerpo (56). Una sobredependencia de los impulsos somatosensoriales para el control postural en estos ambientes causará inestabilidad. La incapacidad de seleccionar apropiadamente un sentido para el control postural en entornos donde una o más señales de orientación comunica en forma imprecisa la posición del cuerpo en el espacio es denominada problema de integración sensorial (64, 64). Los pacientes con este trastorno a menudo pueden mantener el equilibrio en ambientes donde la información sensorial para el control postural es consistente; sin embargo, son incapaces de mantener la estabilidad cuando existe una incongruencia entre los sentidos (64, 65). Los pacientes con un problema de integración sensorial no manifiestan necesariamente un patrón de sobredependencia de ningún sentido, sino que más bien parecen no poder seleccionar correctamente una referencia de orientación precisa; por lo tanto, son inestables en cualquier entorno en el que las señales sensoriales de orientación son inexactas. Esto se ilustra en la Figura 9.11, donde se aprecia el balanceo anormal en las situaciones 3, 4, 5 y 6. Los problemas de selección sensorial se han reportado en pacientes hemipléjicos (60), pacientes con una lesión cerebral traumática (40) y en niños con trastornos en el desarrollo, incluyendo parálisis cerebral (42), síndrome de Down (41), discapacidades de aprendizaje (65) y en los sordos (64). Adaptación Sensitivomotora Los problemas sensoriales pueden afectar las formas en que nos movemos para alcanzar un control postural (56). Como lo mencionamos anteriormente, ciertas estrategias motoras para controlar la posición del cuerpo en el espacio dependen de algunos sentidos más que de otros. Cuando no se encuentra disponible el sentido necesario para controlar ese movimiento, se pierde la capacidad del individuo para utilizar esa estrategia motora. Por ejemplo, mencionamos anteriormente que los impulsos somatosensoriales son muy importantes cuando se emplea la estrategia de tobillo para compensar los movimientos de la superficie de apoyo. En cambio, los sentidos visual y vestibular parecen ser más importantes cuando se usa la estrategia postural de cadera para controlar el equilibrio en esa situación. Durante los experimentos en los cuales se colocaron manguitos de presión en individuos neurológicamente sanos, reduciendo así la disponibilidad de los impulsos cutáneos para la orientación, ellos fueron capaces de mantener el equilibrio en las seis situaciones sensoriales. No obstante, con una ausencia de los impulsos somatosensoriales para la orientación, los individuos solían alterar la forma en que se movían al controlar el equilibrio. En vez de utilizar una estrategia de tobillo para controlar el balanceo corporal, tendían a aumentar el uso de los Capítulo Nueve CONTROL POSTURAL ANORMAL movimientos de cadera. Esto hizo que los investigadores sugirieran que los cambios en la disponibilidad de los impulsos sensoriales para la orientación producen una alteración en la forma en que las personas se mueven para controlar el equilibrio (56). De forma similar, los pacientes que han perdido los impulsos visuales y/o vestibulares para el control postural frecuentemente son incapaces de utilizar una estrategia postural de cadera y se limitan a moverse sólo con los tobillos (56). RESUMEN 1. Una enorme gama de problemas puede contribuir a una alteración postural en el paciente con deficiencia neurológica. Estos comprenden señales positivas y negativas, las cuales son resultado directo de la lesión, o problemas que ocurren indirectamente o en forma compensatoria a la lesión. Por lo tanto, comprender los comportamientos posturales y motores observados en tales pacientes es un proceso complicado. 2. Una perspectiva de sistemas para el trastorno postural se enfoca en identificar las limitaciones o deficiencias en cada uno de los sistemas esenciales para controlar la postura del cuerpo. Las deficiencias se definen como las anomalías del individuo que restringen las estrategias sensoriales y motoras para el control postural, pueden ser musculoesqueléticas, neuromusculares, sensoriales, perceptivas o cognitivas. 3. En el paciente con lesiones en las neuronas motoras superiores, los trastornos musculoesqueléticos se desarrollan con más frecuencia en forma secundaria a la lesión neurológica. Sin embargo, estos trastornos pueden ser una gran limitación para la función postural normal del paciente con una disfunción neurológica. 4. Las limitaciones neurológicas abarcan un diverso grupo de problemas que representan una limitación fundamental para el control postural del paciente con una alteración neurológica. 177 5. La debilidad, o la incapacidad de generar tensión, es una deficiencia principal de la función en muchos pacientes con lesiones en las neuronas motoras superiores. 6. Las anormalidades en el tono muscular se encuentran en muchos pacientes con lesiones en las neuronas motoras superiores. El espectro de anomalías es amplio, desde la flacidez del paciente hemipléjico grave, a la rigidez de la persona con Parkinson. La espasticidad se define como un trastorno motor caracterizado por un aumento que depende de la velocidad en los reflejos tónicos de estiramiento (tono muscular) con contracciones tendinosas exageradas, resultado de cambios en el umbral del reflejo de estiramiento. No se ha comprendido completamente la contribución exacta de las anormalidades del tono muscular a las deficiencias funcionales de la postura. 7. Otros factores neuromusculares que contribuyen a trastorno postural incluyen una amplia gama de anormalidades que generan una incapacidad de organizar los múltiples músculos en sinergias motoras posturales coordinadas. 8. Las perturbaciones de la información sensorial pueden afectar el control postural de las siguientes formas: (a) los problemas sensoriales pueden evitar el desarrollo de modelos internos precisos del cuerpo para el control postural, afectando la capacidad del paciente para determinar con exactitud la orientación del cuerpo respecto a la gravedad y al entorno; (b) la perturbación de los mecanismos sensoriales centrales puede afectar la capacidad para adaptar los impulsos sensoriales a los cambios en las necesidades de la actividad y el ambiente; (c) los problemas sensoriales pueden perjudicar el aprendizaje motor, disminuyendo la capacidad de adaptación a los cambios; (d) la pérdida de la información sensorial puede afectar la capacidad de una persona para anticipar la inestabilidad, modificando la forma en que el o ella siente y se mueve para evitar trastornos en el control postural. Capítulo 10 EVALUACIÓN Y TRATAMIENTO DE PACIENTES CON TRASTORNOS POSTURALES Límites de Estabilidad Percepción del Movimiento Interpretación de la Evaluación Tratamiento Tratamiento al Nivel de la Deficiencia Deficiencias Cognitivas Deficiencias Musculoesqueléticas Deficiencias Neuromusculares Fuerza Tono Muscular Deficiencias Sensoriales Deficiencias Perceptivas Tratamiento al Nivel de la Estrategia Alineación Estrategias Motoras Desarrollo de una Estrategia de Tobillo Coordinada Tratamiento de los Problemas de Sincronización Tratamiento de los Problemas de Regulación Desarrollo de una Estrategia de Cadera Coordinada Desarrollo de una Secuencia de Pasos Coordinada Estrategias Sensoriales Límites de Estabilidad Percibidos Tratamiento al Nivel de la Actividad Funcional Resumen Introducción Evaluación Seguridad: La Primera Preocupación Evaluación Funcional Prueba Up and Go Prueba de Alcance Funcional Escala del Equilibrio y Movilidad Escala del Equilibrio Funcional Limitaciones de la Evaluación Funcional Evaluación de la Estrategia Estrategias Motoras Alineación Sedente y Bípeda Estrategias Motoras Estrategias Sensoriales Evaluación de Sistemas: Identificación de las Deficiencias Sistemas Cognitivos Nivel de Conciencia Estado Mental Sistema Musculoesquelético Rango de Movilidad Flexibilidad Sistema Neuromuscular Fuerza Tono Muscular Coordinación Sistemas Sensoriales Evaluación de la Percepción Relevante para el Control Postural sistemas del control motor recién está comenzando. A medida que la investigación basada en los sistemas nos proporcione un mayor entendimiento del control postural normal y anormal, surgirán nuevos métodos para evaluar y tratar los trastornos posturales. INTRODUCCIÓN Este capítulo analiza un método orientado a la actividad para evaluar y tratar los trastornos posturales del paciente con una disfunción neurológica. En el Capítulo 5, presentamos un marco conceptual para la práctica médica, el cual incorporó cuatro elementos clave: el proceso de toma de decisiones médicas, la práctica clínica orientada por la hipótesis, un modelo de discapacidad y una teoría del control motor. Nos referimos a dicho marco como método orientado a la actividad. Ahora lo combinaremos con nuestro conocimiento sobre el control postural normal y anormal y mostramos su aplicación al manejo médico de los trastornos posturales. Es importante recordar que el desarrollo de métodos clínicos basados en una teoría de EVALUACIÓN Un método orientado a la actividad evalúa el control postural en tres niveles: (a) las habilidades funcionales que requieren control postural, (b) las estrategias sensoriales y motoras empleadas para mantener la postura en distintos contextos y actividades y (c) las deficiencias sensoriales, motoras y cognitivas subyacentes que limitan el control postural. La información obtenida mediante la evaluación es utilizada para desarrollar una lista 178 Capítulo Diez EVALUACIÓN Y TRATAMIENTO DE PACIENTES CON TRASTORNOS POSTURALES integral de los problemas, establecer objetivos a corto y largo plazo y para formular un plan de cuidados a fin de recuperar el control postural. Una evaluación completa debe incluir un resumen del historial médico y social del paciente, así como una síntesis de los síntomas y preocupaciones actuales. Seguridad: La Primera Preocupación Durante el transcurso de la evaluación para el control postural, se pide que los pacientes realicen una cantidad de actividades que probablemente los desestabilizará. La seguridad tiene una importancia primordial. Todos los pacientes deberían usar un cinturón de ambulación durante las pruebas y estar vigilados de cerca todo el tiempo. En el proceso de determinar cuáles actividades y acciones producen una pérdida de equilibrio, se debe permitir que el paciente experimente la inestabilidad. No obstante, el terapeuta debe protegerlo en todo momento para evitar una caída. Evaluación Funcional Un método orientado a la actividad para evaluar el control postural comienza con un examen funcional para determinar lo bien que un paciente puede usar una variedad de habilidades que dependen del control postural. Una evaluación funcional puede proporcionar al médico información sobre el nivel de desempeño del paciente en comparación con los estándares establecidos para individuos normales. Los resultados pueden indicar la necesidad de terapia, servir como un punto de referencia para el nivel de desempeño y, cuando se repite a intervalos regulares, puede entregar tanto al terapeuta como al paciente documentación objetiva sobre algún cambio en el estado funcional. Existen diversas pruebas disponibles para calcular las habilidades funcionales relacionadas con el control postural. Además de la evaluación funcional, es bueno reunir información del número y tipo de caídas o casi caídas e incluirla en el historial de equilibrio y caídas (véase Apéndice A). PRUEBA GET UP AND GO La prueba Get Up and Go (1) se desarrolló como una herramienta de exploración selectiva rápida para detectar problemas de equilibrio en pacientes mayores. La prueba requiere que el individuo se levante de una silla, camine 3 metros, 179 se voltee y vuelva. El desempeño se califica de acuerdo a la siguiente escala: 1 normal; 2 muy levemente anormal; 3 ligeramente anormal; 4 moderadamente anormal; 5 gravemente anormal. Se descubrió un gran riesgo de caídas entre los adultos mayores que obtuvieron una calificación de 3 o más en esta prueba. La prueba Up and Go modifica la prueba original añadiendo un componente de sincronización al desempeño (2). Los adultos neurológicamente sanos independientes en las habilidades de equilibrio y movilidad pueden realizar la prueba en menos de 10 segundos. Este examen se correlaciona bien con la capacidad funcional calculada por el Índice Barthel (3). Los adultos a quienes les tomó más de 30 segundos completar la prueba eran dependientes en la mayoría de las actividades de la vida diaria y habilidades motoras. PRUEBA DE ALCANCE FUNCIONAL La Prueba de Alcance Funcional (4) es otra prueba de un paso desarrollada como una exploración selectiva rápida para los problemas del equilibrio en adultos mayores. Como se ilustra en la Figura 10.1A, los individuos se paran con los pies separados a la distancia de los hombros y con el brazo elevado a 90º de flexión. Sin mover los pies, deben estirarse lo más posible manteniendo el equilibrio (Fig. 10.1B). Se calcula la distancia alcanzada y luego se compara con las normas según edad, Tabla 10.1. La Prueba de Alcance Funcional ha logrado fiabilidad entre los otros índices, además, se ha demostrado que predice enormemente las caídas entre los adultos mayores (4). EVALUACIÓN DE LA MOVILIDAD ORIENTADA AL DESEMPEÑO Mary Tinetti, una científica de la Universidad de Yale, publicó una prueba para examinar las habilidades para el equilibrio y movilidad en adultos mayores y para determinar la probabilidad de caídas (5, 6). La Tabla 10.2 presenta la escala de Tinetti para el equilibrio y la movilidad, la cual clasifica el desempeño según una escala de tres puntos. ESCALA DEL EQUILIBRIO FUNCIONAL La Escala Funcional del Equilibrio fue desarrollada por Kathy Berg, una fisioterapeuta canadiense (7). Esta prueba emplea 14 elementos, 180 Sección II POSTURA/EQUILIBRIO Figura 10.1. La Prueba de Alcance Funcional. A, Los individuos comienzan por situarse con los pies separados a la altura de los hombros, el brazo elevado a 90º de flexión y se estira lo más posible sin perder el equilibrio. Tabla 10.1. Normas 20-40 años 41-69 70-87 Normas del Alcance Funcional ª Hombres Mujeres (en pulgadas) (en pulgadas) 16.7 + 1.9 14.9 + 2.2 13.2 + 1.6 14.6 + 2.2 13.8 + 2.2 10.5 + 3.5 ª De Duncan PW, Weiner DK, Chandler J, Studenski S. Functional reach: a new clinical measure of balance. J Gerontol 1990; 45: M195. calificados del 0 al 4. la prueba se encuentra en el Apéndice A como parte de un sistema integral de evaluación del equilibrio. Se ha informado que la prueba tiene una buena confiabilidad en nuevos ensayos y entre otros índices; sin embargo, hasta la fecha, no se han publicado normas para esta prueba. LIMITACIONES DE LA EVALUACIÓN FUNCIONAL Como se señaló en el Capítulo 5, las evaluaciones funcionales tienen una cantidad de limitaciones. Estas incluyen la incapacidad para (a) evaluar el desempeño de un paciente en actividades bajo contextos ambientales cambiantes, (b) determinar la calidad del movimiento empleado y (c) identificar los subsistemas neuronales o musculoesqueléticos específicos dentro del cuerpo responsables de un deterioro en el desempeño. Evaluación de la Estrategia El nivel siguiente de evaluación analiza las estrategias motoras y sensoriales utilizadas para Capítulo Diez Tabla 10.2. EVALUACIÓN Y TRATAMIENTO DE PACIENTES CON TRASTORNOS POSTURALES 181 Evaluación del Equilibrio y Movilidad I. Pruebas de Equilibrio Instrucciones iniciales: El individuo se sienta en una silla sólida y sin brazos. Se evalúan las siguientes maniobras. 1. Equilibrio sedente Se inclina o resbala = 0 Estable, seguro = 1 2. Levantarse No puede sin ayuda = 0 Sano, se ayuda con los brazos = 1 Sano, no usa los brazos = 2 3. Intentos de levantarse No puede sin ayuda = 0 Sano, requiere + de un intento = 1 Sano, 1 intento = 2 4. Equilibrio Bípedo Inmediato (primeros 5 segundos) Inestable (se tambalea, mueve los pies, balanceo del tronco) = 0 Estable, pero emplea un andador u otro tipo de apoyo =1 Estable sin andador u otro apoyo = 2 5. Equilibrio bípedo Inestable = 0 Estable pero con base ampliada (tobillos separados + de 4 pulgadas) y usa un bastón u otro apoyo = 1 Bipedestación estrecha sin apoyo = 2 6. Empuje (el individuo en la posición máxima con los pies lo más juntos posibles, el examinador empuja levemente al sujeto por el esternón con la palma de la mano 3 veces) Comienza a caer = 0 Se tambalea, se sujeta = 1 Estable = 2 7. Ojos cerrados (a la posición máxima de no. 6) Inestable = 0 Estable = 1 8. Giro de 360 grados Pasos continuos = 0 Pasos discontinuos = 1 Pasos inestables (se tambalea, se sujeta) = 2 9. Sedente Inseguro (calcula mal la distancia, cae de la silla) = 0 Utiliza los brazos o no está en posición tranquila = 1 Estable, movimiento calmado = 2 Puntaje de equilibrio: /16 II. Pruebas de Marcha Instrucciones iniciales: El individuo se levanta con el examinador, camina por un pasillo o por una habitación, primero al paso normal, luego vuelve con paso rápido pero seguro (las ayudas para caminar son normales) 10. Inicio de la marcha (inmediatamente después de la señal) Cualquier titubeo o múltiples intentos de inicio = 0 Sin titubeos = 1 11. Extensión y altura del paso a. Balanceo del pie derecho No se traspasa el apoyo al pie izquierdo al dar el paso = 0 Traspasa el apoyo al pie izquierdo = 1 El pie derecho no deja el suelo completamente al dar el paso = 0 El pie derecho deja el suelo completamente = 1 b. Balanceo del pie izquierdo No se traspasa el apoyo al pie derecho al dar el paso = 0 Traspasa el apoyo al pie derecho = 1 El pie izquierdo no deja el suelo completamente al dar el paso = 0 El pie izquierdo deja el suelo completamente = 1 12. Simetría del paso La longitud del paso derecho e izquierdo no es igual (estimado) = 0 Pasos derecho e izquierdo iguales = 1 13. Continuidad del paso Detenciones o discontinuidad entre los pasos = 0 El paso parece continuo = 1 14. Paso (estimado en relación con baldosas en el suelo, de 12 pulgadas de diámetro; se observa la marcha de un pie en aproximadamente 10 pies del curso) Desviación marcada = 0 Desviación leve/moderada o emplea una ayuda para caminar = 1 Recto sin ayuda = 2 15. Tronco Balanceo marcado o emplea una ayuda para caminar = 0 Sin balanceo, pero flexión de las rodillas, dolor de espalda o extensión de los brazos al caminar = 1 Sin balanceo, sin flexión, si usar los brazos y sin uso de la ayuda para caminar = 2 16. Tiempo de marcha Talones aparte = 0 Talones casi se tocan al caminar = 1 Puntaje de la marcha: /12 Puntaje del equilibrio y de la marcha: /28 ª De Tinetti, M. Performance-oriented assessment of mobility problems in elderly patients. JAGS 1986; 34: 119126. 182 Sección II POSTURA/EQUILIBRIO cambios en la alineación de la cabeza, hombros, tronco, pelvis, caderas, rodilla y tobillos. Además, puede calcularse y documentarse el ancho de la base de apoyo del paciente en bipedestación utilizando una cinta para medir la distancia entre el maléolo medial (o las cabezas metatarsianas). Formas alternativas de examinar el apoyo del centro de gravedad en bipedestación incluyen el uso de placas de fuerza estática para medir el apoyo del centro de presión (Fig. 10.2) o el uso de dos pesas normales para determinar la existencia de discrepancias en el peso de ambos lados (Fig. 10.3). Estrategias Motoras Las estrategias motoras se analizan bajo tres situaciones diferentes: balanceo autoinducido, en respuesta al balanceo inducido externamente y en forma anticipatoria a movimientos de las extremidades superiores potencialmente desestabilizadores (10). Figura 10.2. El uso de placas de fuerza estática puede ser útil para calcular los cambios en la alineación estática en bipedestación. controlar la posición del cuerpo en el espacio en distintas condiciones. ESTRATEGIAS MOTORAS La evaluación de las estrategias motoras del control postural analiza tanto la alineación de los segmentos del cuerpo al estar sentado o de pie sin perturbaciones como la capacidad del paciente para generar movimientos multiarticulares, o estrategias, las cuales controlen efectivamente el movimiento del centro de gravedad relacionado con la base de apoyo (8-11). Alineación Sedente y Bípeda Se observa la alineación sedente y bípeda del paciente. ¿El paciente está erguido? ¿El peso se distribuye simétricamente entre derecha e izquierda, y adelante y atrás? Puede utilizarse una línea plomada en conjunto con una cuadrícula para cuantificar los Figura 10.3. También se pueden utilizar dos pesas normales para determinar la alineación estática asimétrica en bipedestación. Capítulo Diez EVALUACIÓN Y TRATAMIENTO DE PACIENTES CON TRASTORNOS POSTURALES 183 Figura 10.4. Control del balanceo autoinducido en sedente. A, Los movimientos pequeños generan ajustes en la cabeza y tronco. B, Movimientos mayores requieren el contrapeso de los brazos y piernas. C, Cuando la línea de gravedad de la cabeza y tronco sobrepasa la base de apoyo, el brazo se estira para evitar una caída. Figura 10.5. Control del balanceo autoinducido en bipedestación. Se muestran dos tipos de estrategias motoras utilizadas para controlar el balanceo autoinducido en bipedestación. A, de tobillo y B, de cadera. Se analizan los movimientos usados para controlar el balanceo corporal autoinducido mientras el paciente cambia el peso hacia delante voluntariamente, luego hacia atrás, luego de lado a lado. El paciente es evaluado tanto sentado como de pie. La Figura 10.4 ilustra el patrón del rango de movimiento observado en individuos sentados neurológicamente sanos al mover el tronco más y más lateralmente. A medida que el peso se transfiere a un lado del cuerpo, el tronco comienza a curvarse hacia el lado sin peso, produciendo una elongación del costado que soporta el peso y el acortamiento del tronco del sin peso (Fig. 10.4A). A medida que el peso continúa transfiriéndose lateralmente, mantener la estabilidad requiere que el paciente abduzca el brazo y la pierna para mantener la masa del tronco dentro de la base de apoyo (Fig. 10.4B). Finalmente, cuando el centro de gravedad del tronco excede la base de apoyo, el paciente debe extender el brazo en forma protectora para evitar una caída (Fig. 10.4C). La Figura 10.5 ilustra dos tipos de estrategias motoras utilizadas para controlar el balanceo autoinducido en bipedestación. Se le pidió a dos pacientes que se inclinaran hacia delante todo lo que pudieran sin dar un paso. La Paciente A (Fig. 10.5A) se inclina hacia delante principalmente con los tobillos, empleando la denominada estrategia de 184 Sección II POSTURA/EQUILIBRIO Figura 10.6. Estrategias motoras utilizadas para recuperarse de una perturbación externa al equilibrio. A, Se emplea una estrategia de tobillo para recuperarse de un pequeño movimiento en las caderas. B, Un desplazamiento mayor genera una estrategia de cadera. C, El desplazamiento del CG fuera de la base de apoyo requiere un paso para recobrar la estabilidad. Figura 10.8. Se emplea un faro japonés modificado para cambiar la exactitud de los impulsos visuales para la orientación postural. tobillo para controlar el centro de movimiento de la masa. En cambio, el Paciente B (Fig. 10.5B) mueve principalmente el tronco y las caderas (una estrategia de cadera), lo cual minimiza el movimiento anterior del centro de gravedad. También se evalúan las estrategias motoras utilizadas para recuperarse de una perturbación. La Figura 10.6 ilustra un método para evaluar los patrones motores utilizados para controlar el balanceo en respuesta a una perturbación externa, o empujón (10, 12, 13).Sosteniendo al paciente de las caderas, el terapeuta lo desplaza hacia delante, atrás, a la izquierda y luego, a la derecha. La Figura 10.6A ilustra el uso de una estrategia de tobillo para recuperarse de un pequeño desplazamiento posterior. Un desplazamiento mayor por parte del terapeuta generalmente produce una mayor cantidad de movimiento del tronco y caderas, es decir, una estrategia de cadera, a medida que el sujeto continúa tratando de mantener el centro de gravedad dentro de la base de apoyo sin dar un paso (Fig. 10.6B). Finalmente, si el terapeuta desplaza al individuo lo suficiente y el centro de masa corporal se mueve fuera de la base de apoyo, la persona dará un paso para evitar una caída (Fig. 10.6C) (10). Capítulo Diez EVALUACIÓN Y TRATAMIENTO DE PACIENTES CON TRASTORNOS POSTURALES 185 CONDICIONES VISUALES DOMO NORMAL VENDAS ESPUMA CONDICIONES DE LA SUPERFICIE NORMAL Figura 10.8. Las seis situaciones sensoriales utilizadas para examinar la orientación postural bajo contextos sensoriales alterados. El método evalúa la capacidad de adaptar la forma de utilizar los sentidos para mantener la orientación. (De Shumway-Cook A, Horak F. Assessing the influence of sensory interaction on balance. Phys Ther 1986; 66: 1549.) El método más común para evaluar una descoordinación multiarticular de las estrategias motoras específicas a una actividad es mediante la observación y el análisis subjetivo. Por ejemplo, el médico puede notar que durante la recuperación del equilibrio bípedo el paciente presenta una flexión excesiva de las rodillas, o movimientos asimétricos en las extremidades inferiores, o una flexión o rotación excesiva del tronco. No obstante, la naturaleza subyacente de la descoordinación, es decir, los errores específicos de sincronización o amplitud de los músculos sinergistas que responden a la inestabilidad, no pueden ser determinados sin utilizar aparatos técnicos como un electromiograma (8). Finalmente, pueden evaluarse las estrategias motoras empleadas para minimizar la inestabilidad en anticipación a movimientos potencialmente desestabilizadores haciendo que el paciente levante un objeto pesado lo más rápido posible. Si el paciente está de pie, una pequeña cantidad de balanceo posterior de todo el cuerpo precedería al levantamiento, indicando la presencia de ajustes posturales anticipatorios en la pierna. Si el paciente está sentado independientemente, se podría esperar ver un balanceo posterior del tronco, si se utilizan 186 Sección II POSTURA/EQUILIBRIO en las seis situaciones con cantidades mínimas de balanceo corporal. En las situaciones 5 y 6, los adultos normales se balancean un promedio de 40% más que en la situación 1 (16). En la Figura 10.9 se resume un posible modelo para interpretar los resultados, el cual está en proceso de validación. Los pacientes que presentan un aumento en la cantidad de balanceo o pierden el equilibrio en las situaciones 2, 3 y 6 son considerado visualmente dependientes, es decir, altamente dependientes en la visión para el control postural. Los pacientes con problemas en las situaciones 4, 5 y 6 son considerados dependientes de la superficie, es decir, dependen principalmente de la información somatosensorial de los pies en contacto con la superficie, para el control postural (9, 10). Sin embargo, es importante recordar la siguiente precaución al interpretar los resultados que muestran un aumento en el balanceo sobre una superficie amoldable. Aunque suponemos que el efecto primario de pararse sobre una superficie de espuma es la alteración de la disponibilidad de la información sensorial entrante para la orientación postural, los factores adicionales pueden afectar el desempeño en esta situación. Estar de pie sobre espuma cambia la dinámica de la producción de fuerza con respecto a la superficie, lo que puede ser un factor importante que afecta el desempeño en esta situación. No se han realizado investigaciones que analicen la dinámica de situarse sobre espuma, por lo tanto, los médicos deben ser cuidadosos al los ajustes posturales anticipatorios. Se produce una inestabilidad anterior en los pacientes que no realizan ajustes anticipatorios (10). ESTRATEGIAS SENSORIALES La Prueba Clínica para la Interacción Sensorial del Equilibrio (CTSIB) es un método propuesto para evaluar la influencia de la interacción sensorial en la estabilidad postural en bipedestación (14, 15). La técnica emplea un trozo de 24” por 24” de espuma de mediana densidad en conjunto con un faro japonés modificado. Se corta la mitad de un faro japonés grande y se inserta una cinta. Dentro del faro se colocan listas verticales y se cubren los extremos con papel (Fig. 10.7). El método se basa en conceptos desarrollados por Nashner (16) y requiere que la persona mantenga un equilibrio bípedo por 30 segundos en seis situaciones sensoriales distintas que eliminan el estímulo o alteran los impulsos de la orientación visual y de la superficie. Las seis situaciones se muestran en la Figura 10.8. Los pacientes son evaluados con los pies juntos y las manos en las caderas. Utilizando la situación 1 como punto de referencia, el terapeuta busca en el paciente cambios en la cantidad y dirección del balanceo durante las cinco situaciones siguientes. Si el paciente no puede estar de pie 30 segundos, se realiza un segundo intento (15). Los adultos neurológicamente sanos son capaces de mantener el equilibrio por 30 segundos Patrones Dependiente de la Visión N N/A A N N/A A Dependiente de la Superficie N N N A A A Pérdida Vestibular N N N N A A Selección Sensorial N N A A A A N = Balanceo corporal dentro de límites normales A = Balanceo corporal anormal Figura 10.9. Modelo propuesto para interpretar la prueba CTSIB basado en la información obtenida mediante pruebas posturográficas dinámicas. Capítulo Diez EVALUACIÓN Y TRATAMIENTO DE PACIENTES CON TRASTORNOS POSTURALES interpretar los resultados cuando usen este tipo de situación. Los pacientes que se balancean más o caen, en las situaciones 5 y 6 del CTSIB, presentan un patrón de pérdida vestibular, lo que sugiere una incapacidad de seleccionar los impulsos vestibulares para el control postural en ausencia de señales visuales y somatosensoriales útiles. Finalmente, se piensa que quienes pierden el equilibrio en las situaciones 3, 4, 5 y 6 presentan un problema de selección sensorial, definida como una incapacidad de adaptar efectivamente la información sensorial para el control postural (10). Evaluación de Sistemas: Identificación de las Deficiencias El siguiente paso en una evaluación orientada a la actividad es evaluar los subsistemas sensoriales, motores (neurales y musculoesqueléticos) y cognitivos que subyacen al desempeño de la actividad. Esto permite que el médico identifique las deficiencias que limitan las capacidades funcionales. SISTEMAS COGNITIVOS Comprender los factores cognitivos es una parte importante del proceso de evaluación, puesto que estos elementos pueden descartar una evaluación precisa y válida de las capacidades motoras de un paciente. Los trastorno en el nivel de alerta, atención, memoria y discernimiento pueden afectar la capacidad del paciente para prestar atención y realizar comportamientos evaluados (21). Además, estos factores pueden afectar la capacidad del paciente para cumplir un régimen de tratamiento. Durante el transcurso de la evaluación, el médico analiza muchos aspectos de la función cognitiva. Algunos se evalúan formalmente; sin embargo, con más frecuencia, el estado cognitivo es juzgado subjetivamente, basándose en observaciones del comportamiento del paciente durante el curso del proceso de evaluación. Nivel de Conciencia La Escala Rancho Los Amigos (22) es probablemente el método más conocido para cuantificar el nivel de conciencia de un paciente con deficiencias neurológicas. Esta escala se muestra en la Tabla 10.3. La evaluación del nivel de Tabla 10.3. Amigos ª 187 Escala Cognitiva Rancho Los I. Sin respuesta: insensible a cualquier estímulo. II. Respuesta generalizada: limitada, inconsistente III. Respuesta localizada: repuestas determinadas; puede seguir ordenes simples; puede concentrarse en objetos presentados. IV. Confuso, agitado: aumento del estado de actividad; confusión, desorientación; comportamiento agresivo. V. Confundido, impropio; sin agitación; parece alerta; responde a las órdenes; distraído; no se concentra en las tareas; respuestas agitadas a estímulos externos; verbalmente impropio; no aprende información nueva. VI. Confundido, propio: comportamiento dirigido a un objetivo, necesita estímulos; puede reaprender habilidades pasadas como las de la vida diaria (AVD); serios problemas de la memoria; cierta conciencia de sí mismo y de otros. VII. Automático, propio: parece propio, orientado; con frecuencia parece un robot en la rutina diaria; confusión mínima o ninguna; recuerdo superficial; aumento en la conciencia de sí mismo, interacción con el ambiente; ausencia de comprensión de la situación; menor discernimiento y resolución de problemas; ausencia de planificación realista del futuro. VIII. Determinado, propio: alerta, orientado, recuerda e integra eventos pasados; aprende nuevas actividades y puede continuar sin supervisión; independiente en el hogar y actividades diarias; capaz de conducir; defectos en la tolerancia al estrés, discernimiento, persiste el razonamiento abstracto; niveles reducidos de muchas funciones sociales. ª Reimpreso con autorización del Centro Médico Rancho Los Amigos, Downy, Calif, EE.UU., Adult Brain Injury Service. conciencia, alerta o estado es una parte fundamental de evaluar el control motor, ya que el comportamiento motor depende mucho del nivel de alerta (23). Estado Mental El estado mental puede determinarse informalmente estableciendo la orientación del paciente hacia una persona, lugar y tiempo. Una medida más formal del estado mental puede realizarse utilizando el Mini-Mental State Exam (24) o el Short Portable Mental Status Questionnaire (25). El primero se muestra en el Apéndice como parte de una evaluación postural integral. 188 Sección II POSTURA/EQUILIBRIO Otros aspectos de la función cognitiva que son evaluados subjetivamente incluyen: atención, comunicación y motivación. La atención se evalúa con frecuencia informalmente mediante la observación de la capacidad del paciente para monitorear selectivamente los estímulos relevantes para la actividad, mientras ignora los estímulos irrelevantes. También se observan las capacidades de comunicación, incluyendo las habilidades receptivas y de expresión, (22). Determinar la motivación y objetivos del paciente también es una parte importante de la evaluación. Recuerde la investigación sobre el aprendizaje motor descrita en el Capítulo 2, se facilita el aprendizaje al trabajar en actividades que son consideradas importantes por la persona. ¿Cuáles son los objetivos del paciente? ¿Qué tan fuerte es su compromiso para trabajar hacia esos objetivos? ¿Sienten que los propósitos están dentro de sus capacidades? Las respuestas a estas preguntas pueden ayudar al terapeuta a estructurar un programa de tratamiento que sea tanto relevante como significativo para el paciente. SISTEMA MUSCULOESQUELÉTICO La evaluación del sistema musculoesquelético comprende el rango de movimiento y la flexibilidad. La alineación, la cual generalmente se considera como un aspecto del sistema musculoesquelético, fue tratada con anterioridad dentro de las estrategias motoras para el control postural. Además, la fuerza, que posee aspectos neurales y no-neurales, se analiza como parte de los sistemas neuromusculares en la sección siguiente. Este capítulo no discute las técnicas para evaluar el sistema musculoesquelético en profundidad; más bien, el lector debe consultar otros textos (26-29). Rango de Movilidad El rango de movimiento es evaluado utilizando movimientos pasivos lentos. El rango de movimiento pasivo (RMP) de una articulación particular puede variar entre personas normales según la edad y sexo. El RMP puede medirse cuantitativamente empleando equipos como el goniómetro o puede ser descrito subjetivamente utilizando una escala similar a la de la Tabla 10.4 (30). La evaluación del rango de movilidad también puede incluir el rango de movimiento activo, es decir, el rango articular que el paciente alcanza sin la ayuda del examinador. Con frecuencia, este es menor que el Tabla 10.4. Escala de Puntuación del Rango de Movilidad ª 0 = ausencia de movimiento (anquilosis) 1 = disminución considerable del movimiento (hipermovilidad leve) 2 = disminución leve del movimiento (hipermovilidad leve) 3 = normal 4 = aumento leve del movimiento (hipermovilidad leve) 5 = aumento considerable del movimiento (hipermovilidad moderada) 6 = aumento grave del movimiento (hipermovilidad grave) ª Adaptado de: Jensen GM. Musculoskeletal análisis: introduction. En: Scully RM, Barnes MR, eds. Physical therapy. Philadelphia: JB Lippincott, 1989: 331.) RMP. Finalmente, muchos médicos examinan el movimiento articular durante la evaluación de los parámetros musculoesqueléticos del control motor. Flexibilidad A veces la flexibilidad se describe según a la pérdida de movilidad de un músculo biarticular (31). La disminución de la flexibilidad de dicho músculo evita la conclusión simultánea del rango de movilidad completo de las articulaciones relacionadas. El ejemplo más común de una disminución de la flexibilidad es la contractura de los gemelos, la cual limita la dorsiflexión de la articulación del tobillo cuando la rodilla está extendida. Debido a que los gemelos abarcan las articulaciones del tobillo y rodilla, puede ser más difícil alcanzar el rango de dorsiflexión completo del tobillo con la rodilla extendida que cuando está flexionada y los gemelos no están estirados. De esta forma, una articulación puede ser limitada funcionalmente en el rango de movilidad en forma secundaria a la pérdida de flexibilidad muscular. Sistema Neuromuscular La evaluación de las deficiencias neuromusculares incluyen la evaluación de la fuerza, tono muscular y formas de coordinación no relacionadas con el equilibrio. Fuerza La capacidad de generar una contracción voluntaria depende de elementos neurales y no- Capítulo Diez EVALUACIÓN Y TRATAMIENTO DE PACIENTES CON TRASTORNOS POSTURALES neurales. La fuerza es producto de las propiedades del mismo músculo (aspectos musculoesqueléticos de la fuerza) y del reclutamiento apropiado de las unidades motoras y la sincronización de su activación (22, 23-34). Aunque la debilidad es una característica predominante en las lesiones de las neuronas motoras superiores, la medición de la fuerza muscular en pacientes con lesiones cerebrales aún es cuestionada por muchos médicos (35). Existen algunas evidencias que sostienen la relación entre una generación de fuerza deficiente y los resultados funcionales de pacientes con lesiones en las NMS, lo que proporciona la justificación para incluir el análisis de la fuerza dentro del conjunto de pruebas para la evaluación del control motor (32, 36). La fuerza puede ser medida en tres formas: isométrica, isotónica o isocinética (32). Sin embargo, en la clínica, el método más común es examinar la fuerza isométrica o isocinética durante una contracción de acortamiento (32, 33). La evaluación muscular manual es el método clínico más común para medir la fuerza. Este examen evalúa la capacidad de un individuo para mover un segmento del cuerpo a través de un rango, contra la gravedad o contra una resistencia externa (37). Se emplea una escala ordinal para calificar la fuerza de 0, ausencia de contracción, a 5, movimiento completo contra la gravedad y la máxima resistencia (37). Una limitación de la evaluación muscular manual es que no analiza la capacidad de un músculo para participar en un patrón motor funcional (38). Un método alternativo para calcular la fuerza incorpora el uso de dinamómetros manuales, los cuales proporcionan un indicador objetivo de la fuerza del grupo muscular (35, 37). Los dinamómetros manuales miden la fuerza requerida para modificar la posición del paciente durante la evaluación muscular manual (31, 35, 37). Finalmente, el desempeño muscular puede evaluarse dinámicamente mediante el uso de sistemas instrumentales isocinéticos, este tipo de análisis evalúa el poder o la capacidad de generar fuerza a través del rango de movimiento, a diferentes velocidades y en varias repeticiones (22, 31, 39). Tono Muscular El tono muscular anormal, desde la hipotonía a la hipertonía, puede limitar la capacidad de un paciente de reclutar los músculos necesarios para el 189 Tabla 10.5. Escala Modificada de Ashworth para el Grado de Espasticidad 0 = Sin aumento del tono muscular 1 = Leve aumento del tono muscular, manifestado leves tensiones o por una resistencia mínima al término del rango de movilidad cuando la parte afectada es flexionada o extendida. 1+ = Leve aumento del tono muscular, manifestado por tensión, seguida de resistencia mínima por el resto (menos de la mitad) del rango de movilidad (RM) 2 = Aumento más marcado del tono muscular en la mayor parte del RM, pero las partes afectadas se mueven fácilmente. 3 = Aumento considerable del tono muscular, movimientos pasivos difíciles. 4 = Partes afectadas rígidas al flexionar o extender. ª Adaptado de Bohannon RW, Smith MB. Interrater reliability of a modified Ashworth scale of muscle spasticity. Phys Ther 1987; 67: 206-207. control postural. El grado al cual el tono muscular anormal es una limitación para controlar los movimientos se encuentra actualmente en un amplio debate en la literatura sobre la rehabilitación. El tono muscular se evalúa clínicamente describiendo la resistencia de un músculo al estiramiento pasivo. Usualmente se emplean escalas de valoración subjetivas, como la que se muestra en la Tabla 10.5, para describir alteraciones en el tono muscular (40). Coordinación Las pruebas de coordinación se dividen en pruebas de equilibrio y de no equilibrio (41.43). Las pruebas de coordinación del equilibrio generalmente reflejan la coordinación de movimientos multiarticulares para la postura y marcha. Las pruebas de coordinación relacionadas con el control postural se analizaron en la sección sobre estrategias de evaluación. Las pruebas de la coordinación no relacionadas con el equilibrio son importantes para todos los aspectos del control motor, incluyendo la postura, movilidad y control de las extremidades superiores. Con frecuencia, estos exámenes se utilizan para indicar patologías específicas dentro del cerebelo (42). Pueden incluir: la prueba dedonariz, alternancia rápida de movimientos, señalización pasada, prueba talón-mentón, oposición de dedo, palpaciones (manos o pies) o dibujar un círculo (mano o pie). El desempeño se califica subjetivamente utilizando la siguiente escala: 5 normal, 4 deficiencia mínima, 3 190 Sección II POSTURA/EQUILIBRIO deficiencia moderada, 2 deficiencia grave, 1 sin desempeño. SISTEMAS SENSORIALES El control postural requiere la organización de los impulsos visuales, somatosensoriales y vestibulares, los cuales informan la posición del cuerpo en relación con los objetos externos, incluyendo la base de apoyo y la gravedad. La evaluación de los componentes sensoriales comienza con el estudio de los sentidos individuales esenciales para el control postural. Se coloca especial atención a la evaluación de la sensación somática (músculo, articulación, tacto, presión) de las extremidades inferiores. En el capítulo sobre evaluación médica del control de las extremidades superiores se encuentra un análisis más profundo de la evaluación sensorial, incluyendo pruebas disponibles en el comercio para comprobar una deficiencia sensorial. Algunas de las pruebas utilizadas para evaluar la sensación somática son: 1. Palpaciones: con una varilla de algodón, tocar ligeramente la cara, brazos y piernas del paciente. El paciente debería poder identificar dónde y cuándo se aplica el estímulo. 2. Discriminación de dos puntos: tocar alternadamente uno o dos puntos de la piel del paciente. Determinar si puede sentir uno o ambos puntos y cuanta distancia entre ellos es necesaria para que el paciente diferencie dos ambos puntos de presión. 3. Prueba de extinción: Palpar dos puntos correspondientes en diferentes lados del cuerpo simultáneamente. Pídale al paciente que le indique dónde se realizó la palpación. Debería percibir ambos toques. 4. Temperatura: Toque la piel del paciente con pequeños contenedores de agua caliente y fría. 5. Dolor: Pruebe la capacidad del paciente para distinguir lo afilado de lo romo, usando un alfiler. 6. Sentido de la posición: puede ser evaluado de diversas formas. Con más frecuencia, se toma el dedo gordo del paciente y se mueve hacia arriba o abajo. Sin mirar, se le pide al paciente que diga si está arriba o abajo. 7. Sentido del movimiento: mueva una extremidad pasivamente y pídale al paciente que imite el movimiento con la extremidad opuesta. 8. Estereognosis: coloque una serie de objetos comunes en la mano del paciente y pídale que los identifique. 9. Vibración: Utilizando un diapasón en las prominencias óseas como el maléolo, rodilla o muñeca, el paciente debería poder identificar dónde se produjeron las vibraciones y cuando comienza o se detiene. Además, se observan los problemas del sistema visual, como glaucoma, cataratas, degeneración retiniana, una disminución en la agudeza visual, diplopía y cortes en el campo visual periférico. EVALUACIÓN DE LA PERCEPCIÓN RELEVANTE PARA EL CONTROL POSTURAL Se evalúan dos aspectos de la percepción particularmente importantes para el control postural (9, 10). Límites de Estabilidad Se evalúa la representación interna de los límites de estabilidad al sentarse o estar de pie. En particular, se determina subjetivamente la consistencia entre los límites de estabilidad percibidos por el paciente y los reales. Se le pide a la persona que se balancee voluntariamente lo más posible en todas las direcciones sin caer. Esto determina los límites de estabilidad percibidos por el paciente. Por otra parte, se le pide al individuo que alcance un objeto ubicado en el límite exterior de sus límites de estabilidad. El terapeuta observa la amplitud a la cual puede mover el centro de gravedad y opina subjetivamente sobre si se mueve hasta el límite máximo en todas las direcciones (8-10). Percepción del Movimiento La percepción del movimiento es el sentido consciente de si el cuerpo está quieto o en movimiento. El vértigo es una percepción errada del movimiento (sea propio o del entorno) que se produce cuando los impulsos sensoriales son contradictorios en informar el desplazamiento corporal (9, 44, 45). El término vértigo es empleado por los pacientes para describir diferentes sensaciones, como girar, mecerse, inclinarse, una inestabilidad y mareos. La evaluación comienza con un cuidadoso historial para determinar las percepciones del Capítulo Diez Tabla 10.6. EVALUACIÓN Y TRATAMIENTO DE PACIENTES CON TRASTORNOS POSTURALES 191 Evaluación del Control Postural Orientada a la Actividad Niveles Función Pruebas / medidas: (ejemplos) Get up/go Alcance funcional Tinetti Berg paciente sobre si el vértigo es constante o producido y las situaciones o condiciones que lo estimulan. La Prueba de Vértigo Posicional y Movimientos (9) examina la intensidad y duración del vértigo en respuesta a cambios de los movimientos y/o de la posición de la cabeza al estar sentado, de pie o caminando. Se le pide al paciente que califique la intensidad del vértigo según una escala del 0 al 10. Además, se cronometra y registra la duración de los síntomas, así como la presencia de nistagmo y de síntomas del sistema nervioso autónomo como nauseas, transpiración y palidez. Para una descripción detallada de la evaluación y tratamiento del vértigo, el lector deberá dirigirse a otras fuentes (9, 44, 45). En síntesis, un método orientado a la actividad para evaluar el control postural utiliza una variedad de pruebas, medidas y observaciones para: (a) documentar las capacidades funcionales relacionadas con el control de la postura y del equilibrio, (b) evaluar las estrategias sensoriales y motoras subyacentes y (c) determinar el nivel de función de los sistemas sensoriales, motores y cognitivos subyacentes que contribuyen al control postural. Este concepto se ilustra en la Tabla 10.6. Además, en el Apéndice se muestra un ejemplo de un formulario de evaluación orientada a la actividad para analizar un paciente adulto con una deficiencia en las NMS. Este formulario de evaluación se dirige en particular al diagnóstico de un paciente adulto en rehabilitación, ambulatorio o en un programa a domicilio, en vez de un paciente de cuidado grave. Estrategias Deficiencia Alineación Sedente Bípeda Movimiento Tobillo Cadera Paso Sensorial CTSIB Prueba de equilibrio R. de M. Fuerza Pruebas Manuales Dinamometría Tono Movimiento pasivo Prueba del péndulo Evaluación del reflejo Coordinación Sentidos individuales Cognición Mini Mental Test Escala Rancho Percepción Límites de estabilidad Vértigo INTERPRETACIÓN DE LA EVALUACIÓN Después del término de la evaluación, el médico debe interpretar los datos, identificar los problemas, tanto de la función como de las deficiencias, y establecer los objetivos y el plan de tratamiento. MÓDULO DE APRENDIZAJE ACTIVO Antes de avanzar, tómese un tiempo y trabaje en el siguiente estudio de casos. Su tarea es crear una lista de problemas para Phoebe Hines, una paciente de 53 años con una hemiplejia en el lado derecho, fue remitida para una evaluación del equilibrio 5 semanas después de su ataque. (Véase el formulario de evaluación en el Apéndice A.) Basándonos en nuestro conocimiento del control postural normal y anormal y en el tipo de problemas que se pueden encontrar después de un derrame, complete la evaluación. Una vez que termine, elabore una lista con los problemas deducidos de los tres niveles de evaluación. Úsela para desarrollar objetivos a corto y largo plazo para el tratamiento. ¿Qué predijo? Encontramos que los problemas obtenidos del primer nivel de evaluación indican que la paciente parece tener trastornos moderados del equilibrio funcional, como lo indica un puntaje de 42/56 en la Escala de Equilibrio Funcional. Los problemas funcionales específicos incluyen dificultades en las transferencias (de sedente a bípedo, de silla a silla), en la bipedestación con una base de apoyo reducida y en mantener el equilibrio durante 192 Sección II POSTURA/EQUILIBRIO actividades dinámicas como caminar o voltearse. Una evaluación de las estrategias motoras del paciente indica una alineación asimétrica, el peso está desplazado al lado izquierdo tanto en sedente como en bipedestación. Además, las estrategias motoras indican el uso primario de una estrategia de cadera para controlar el balanceo corporal, una incapacidad para utilizar la estrategia de tobillo en la pierna afectada y dificultad para dar un paso con la pierna no afectada cuando el centro de gravedad excede la base de apoyo. Una evaluación de las estrategias sensoriales indica que la paciente no puede mantener el equilibrio cuando disminuye cualquier información sensorial (colapsa en las situaciones 2, 3, 4, 5 y 6 del CTSIB). El tercer nivel de evaluación indica las siguientes deficiencias: (a) un estado cognitivo reducido; problemas específicos con la orientación al tiempo y lugar, atención, memoria y labilidad emocional. Además, existen problemas moderados de afasia receptiva y expresiva; (b) deficiencias musculoesqueléticas, como: 5º de dorsiflexión del tobillo de la pierna derecha; (c) deficiencias neuromusculares, incluyendo: una menor capacidad para generar fuerza voluntariamente (evaluación muscular manual de 2±5 en los músculos de la extremidad inferior derecha), una menor capacidad para reclutar los músculos del tobillo de la pierna derecha para el control postural y un aumento moderado en el tono muscular de los flexores del codo y los extensores del tobillo derechos y (c) problemas sensoriales/perceptivos, incluyendo: una menor discriminación sensorial (sensación somática) en el brazo y pierna derechos y hemianopsia derecha. Con este entendimiento inicial de los problemas del paciente, el médico puede comenzar a establecer los objetivos y planificar el tratamiento. Es difícil tener un entendimiento de todos los problemas del paciente en la primera o segunda sesión de terapia. Más bien, el entendimiento y la comprensión continúan creciendo con cada sesión durante el transcurso del tratamiento. Antes de establecer los objetivos y un plan de cuidados para la Sra. Hines, revisemos un método orientado a la actividad para tratar una alteración postural. Tratamiento Los objetivos de un método orientado a la actividad para reeducar el control postural incluyen: resolver o evitar las deficiencias; desarrollar estrategias efectivas específicas para una actividad, reentrenar las actividades funcionales y adaptar las estrategias específicas de una actividad para que las actividades funcionales puedan realizarse en contextos ambientales cambiantes. Tratamiento al Nivel de la Deficiencia El objetivo de los tratamientos dirigidos a la deficiencia es corregir aquellas alteraciones que pueden ser cambiadas y prevenir el desarrollo de deficiencias secundarias. Aliviar las deficiencias subyacentes posibilita que el paciente vuelva a emplear estrategias desarrolladas anteriormente para el control postural. Cuando las deficiencias permanentes hacen imposible la reanudación de estrategias previas, será necesario desarrollar nuevos patrones. DEFICIENCIAS COGNITIVAS Muchos pacientes con lesiones en las NMS presentan anomalías cognitivas considerables que afectan su capacidad para participar totalmente en un programa de entrenamiento. Con esto en mente, la Tabla 10.7 entrega algunas sugerencias para modificar las estrategias del tratamiento al trabajar con una persona con problemas cognitivos. Sin embargo, dentro del campo de esta obra no está el análisis detallado de los problemas relacionados con el reentrenamiento de las deficiencias cognitivas que afectan el control motor en pacientes con una alteración neurológica. DEFICIENCIAS MUSCULOESQUELÉTICAS Los problemas musculoesqueléticos pueden ser evaluados empleando las técnicas de fisioterapia tradicionales, incluyendo modalidades como calor, ultrasonido, masaje y biofeedback. Se realizan ejercicios del rango de movilidad pasivo para mejorar la movilidad articular y la flexibilidad muscular. Las terapias manuales se enfocan en recuperar el rango pasivo y la función articular. Finalmente, se utilizan yesos y férulas para aumentar pasivamente el rango y la flexibilidad del paciente con deficiencias neurológicas. Para una discusión más detallada del tratamiento de esta importante área, el lector deberá dirigirse a otras fuentes (26-29). DEFICIENCIAS NEUROMUSCULARES En el Capítulo 9 se describen numerosas limitaciones neuromusculares que conllevan a la Capítulo Diez EVALUACIÓN Y TRATAMIENTO DE PACIENTES CON TRASTORNOS POSTURALES Tabla 10.7. Estrategias para Trabajar con un Paciente con Deficiencias Cognitivas 1. Reduzca la confusión: asegúrese que el objetivo de la actividad está claro para el paciente. 2. Aumente la motivación: trabaje en ejercicios que sena relevantes e importantes para el paciente. 3. Anime la consistencia en el desempeño: sea consistente con sus objetivos y refuerza sólo aquellos comportamientos que son compatibles con esos objetivos. 4. Reduzca la confusión: de instrucciones simples, claras y concisas. 5. Mejore la atención: acentúe las señales perceptivas que sean esenciales para la actividad y minimice la cantidad de estímulos irrelevantes en el entorno. 6. Aumente la capacidad de solucionar problemas: comience con tareas simples y aumente gradualmente la complejidad de las necesidades de la actividad. 7. Fomente el aprendizaje declarativo y el del procedimiento: haga que el paciente ensaye verbal y/o mentalmente las secuencias al realizar una actividad. 8. Busque un nivel de alerta moderado para optimizar el aprendizaje: modere los estímulos sensoriales del entorno; los pacientes agitados necesitan un estímulo de menor intensidad (voz suave, luces bajas, toques ligeros) para reducir los niveles de alerta; los pacientes aletargados necesitan un estímulo de mayor intensidad (utilice órdenes enérgicas y altas, movimientos rápidos, trabaje en posición vertical). 9. Proporciones mayores niveles de supervisión, especialmente durante las primeras etapas del reentrenamiento. 10. Reconozca que el progreso puede ser más lento al trabajar con pacientes que padecen deficiencias cognitivas. inestabilidad en el paciente con una deficiencia neurológica. Puesto que el equilibrio requiere la capacidad de generar y coordinar las fuerzas necesarias para mover el centro de gravedad, las lesiones motoras superiores que producen limitaciones en la fuerza, control de la fuerza y tono muscular producirán las correspondientes anomalías en la estabilidad. Fuerza La capacidad de producir una contracción voluntaria depende de las características del mismo músculo y del reclutamiento y sincronización apropiada de las unidades motoras. Las técnicas 193 para aumentar la fuerza pueden enfocarse en la generación de fuerza para mover un segmento del cuerpo, o en la capacidad de resistir un movimiento. Comúnmente se emplean ejercicios de resistencia progresivos para aumentar la fuerza de músculos individuales. También puede utilizarse equipamiento isocinético para mejorar la capacidad del paciente para generar fuerza en el rango de movimiento, a diferentes velocidades motoras y en esfuerzos reiterados de músculos individuales o en grupos (22). Pueden utilizarse técnicas de Facilitación Neuromuscular Propioceptiva para mejorar la sincronización de la generación de fuerza, así como la interacción recíproca entre agonista y antagonista (46). También puede usarse el biofeedback y la estimulación funcional eléctrica para ayudar a los pacientes a recuperar el control voluntario sobre músculos y articulaciones aislados. Por ejemplo, comúnmente se efectúa una estimulación del nervio peroneo en pacientes con hemiplejia para aumentar el control sobre el tibial anterior durante una contracción voluntaria. Una cantidad de estudios ha demostrado que el biofeedback es efectivo en ayudar al paciente con una deficiencia neurológica a aprender a iniciar, sostener y/o relajar una contracción muscular voluntaria (47-49). Existe cierta evidencia que sostiene que el aumento del control sobre un músculo aislado tiene un efecto sobre la marcha. Así, los pacientes a quienes se le ha dado terapia relacionada con el control muscular aumentaron la velocidad de la marcha, aunque esta no fue entrenada específicamente (47). Tono Muscular Un esfuerzo considerable se ha dirigido al desarrollo de técnicas terapéuticas para alterar el tono muscular en pacientes con deficiencias neurológicas. Una forma posible es cambiar el nivel base de actividad de las neuronas motoras del músculo. A medida que este aumenta, también lo hace la probabilidad de que el músculo responderá a cualquier estímulo entrante, sea desde la periferia o como parte de un comando descendente. También puede suceder lo contrario; a medida que disminuyen los niveles basales de actividad, el músculo es menos propenso a reaccionar. ¿Qué técnica pueden usarse para alterar la actividad base de las neuronas motoras? Pueden emplearse técnicas de estimulación sensorial para facilitar o inhibir la actividad motora, 194 Sección II POSTURA/EQUILIBRIO dependiendo del tipo de estímulo y de la forma en que se aplica. Por ejemplo, el hielo puede facilitar la actividad muscular cuando se coloca rápidamente, como un breve movimiento sobre un músculo. En cambio, colocar hielo prolongadamente es considerado inhibitorio, ya que disminuye el nivel de activación. También pueden utilizarse vibradores para facilitar o inhibir la actividad de un músculo. La vibración de alta frecuencia tiende a facilitar la actividad muscular, mientras que una frecuencia baja inhibe los niveles de actividad (50, 51). También han sido empleadas técnicas como la aproximación, la cual activa los receptores articulares, para facilitar la actividad muscular en el paciente con deficiencias neurológicas. La aproximación articular implica comprimir una articulación manualmente (46) o mediante pesas. Las técnicas manuales que aplican tracción a una articulación también son usadas para facilitar la actividad muscular (46). El rápido estiramiento de un músculo facilita su activación mediante el reflejo de estiramiento. En cambio, una elongación prolongada (sea manualmente o con el uso de yesos, férulas u ortesis) disminuye los niveles de actividad (46). Los toques enérgicos o las palpaciones también facilitan la actividad muscular. En cambio, las palpaciones lentas y repetitivas son inhibitorias. También se ha sugerido que alterar la posición del paciente es una técnica que puede aplicarse para alterar el tono muscular y postural (54). Las presunciones subyacentes, extraídas de la teoría refleja jerárquica del control motor, son que el ubicar a los pacientes en cierta posición alterará la distribución del tono muscular (y postural), principalmente mediante cambios en la actividad refleja. Por ejemplo, se ha propuesto que colocar un paciente en supino facilitará el tono del extensor, mientras que el tono del flexor es facilitado cuando está en prono, debido a la presencia de reflejo tónico laberíntico liberado en pacientes con lesiones en las NMS. Con frecuencia se sugiere el uso de una posición lateral como una forma de inhibir los efectos del reflejo tónico asimétrico del cuello en el tono muscular, facilitando las actividades simétricas bilaterales (54). extremidad o deficiencias somatosensoriales que produce una disminución del reconocimiento de los objetos, como algo permanente o no modificable por el tratamiento. No obstante, una cantidad de interesantes estudios sugiere que el tratamiento puede afectar la capacidad del paciente de procesar los estímulos sensoriales. Basados en algunos estudios que examinan la reorganización de la corteza somatosensorial en los primates (55), lo cual se analizó previamente en el Capítulo 4, diversos investigadores han desarrollado programas de reeducación sensorial estructurados a fin de mejorar la capacidad de un paciente para discriminar e interpretar la información sensorial (56-58). El objetivo de estas intervenciones es aumentar la capacidad para detectar y procesar la información del medio ambiente y mejorar así el desempeño motor. En el capítulo sobre reentrenamiento del control de las extremidades superiores se presentan sugerencias para reentrenar la discriminación sensorial en más detalle. DEFICIENCIAS PERCEPTIVAS El tratamiento para el vértigo varía, dependiendo de la causa subyacente. La rehabilitación vestibular es un método de ejercicios para tratar los síntomas del vértigo y desequilibrio producto de una patología del sistema vestibular. Debido a que existen muchas causas potenciales para el vértigo, que incluyen alteraciones metabólicas, efectos secundarios de medicamentos, problemas cardiovasculares, como la hipotensión ortostática, y las patologías dentro de las estructuras vestibulares periféricas o centrales, es esencial que los terapeutas conozcan el diagnóstico antes de comenzar un método basado en ejercicios. La Rehabilitación Vestibular utiliza la repetición de ejercicios para habituar los síntomas del vértigo. El paciente debe repetir la posición o movimientos que producen vértigo cinco veces seguidas, dos o tres veces al día. Los ejercicios son de naturaleza progresiva. Se comienza con ejercicios bastante simples, como movimientos horizontales de la cabeza en posición sedente y avanzan a tareas más difíciles, como movimientos horizontales de la cabeza integrados con la marcha. Este método se discute en más detalle en otra sección (9, 44, 45). DEFICIENCIAS SENSORIALES Tratamiento al Nivel de la Estrategia Con frecuencia, los médicos tienden a considerar las deficiencias sensoriales como una pérdida del sentido de la posición de una El objetivo de reentrenar la estrategia implica ayudar o guiar a los pacientes a recuperar o Capítulo Diez EVALUACIÓN Y TRATAMIENTO DE PACIENTES CON TRASTORNOS POSTURALES desarrollar estrategias sensoriales y motoras efectivas para satisfacer las necesidades posturales de la actividad funcional. Para reentrenar completamente las estrategias, el médico debe comprender las necesidades inherentes de la actividad que se realiza. Por ejemplo, el control postural tanto bípedo como sedente requiere que el centro de gravedad corporal esté dentro de la base de apoyo. Al estar de pie, la base de apoyo se limita a los pies, a menos que el paciente utilice un aparato como ayuda. En el caso del control postural sedente, la masa del tronco debe encontrarse dentro de la base de apoyo definida por las nalgas y los pies. De esta forma, a fin de recuperar la capacidad de pararse o sentarse independientemente, el paciente debe desarrollar estrategias motoras que sean efectivas para controlar el centro de gravedad según la base de apoyo. Esto implica (a) estrategias que muevan el centro de gravedad en relación con una base de apoyo estacionaria, en bipedestación, por ejemplo, una estrategia de tobillo o cadera, y (b) estrategias para cambiar la base de apoyo cuando el centro de gravedad se desplace fuera de este, por ejemplo, una secuencia de paso en bipedestación o un alcance protectivo en sedente. 195 de un espejo haciendo que el paciente use una camiseta blanca con una franja vertical en el centro y pidiéndole que trate de calzar la franja vertical de la camiseta con una franja equivalente en el espejo (Fig. 10.10). El paciente puede usar el método del espejo y de la camiseta mientras realiza una variedad de actividades, como alcanzar un objeto, lo cual requiere que el cuerpo se aleje de la línea vertical y luego reestablezca una posición erguida. En la Figura 10.11 se ilustra otro método para reentrenar la alineación vertical el cual emplea linternas adheridas al cuerpo del paciente en conjunto con objetivos en la pared (10). En esta actividad, se le pide a la persona que ponga la luz (o luces) en línea con el o los objetivos. Las luces pueden encenderse o apagarse durante la actividad para que el feedback visual sea intermitente. Otro método para reentrenar la postura vertical implica que el paciente esté de pie (o sentado) con la espalda contra la pared, lo cual proporciona un aumento del feedback somatosensorial sobre la posición en el espacio. Este feedback puede ser aumentado colocando una regla o un rollo en la pared en forma vertical y haciendo que el paciente se incline en él. El feedback somatosensorial puede ser intermitente al ALINEACIÓN El objetivo a reentrenar la alineación es ayudar al paciente a desarrollar una posición inicial que (a) sea apropiada para la actividad, (b) sea eficiente con respecto a la gravedad, es decir, con los requerimientos de la actividad muscular mínima para mantener la posición y (c) maximice la estabilidad, es decir, que sitúe la línea vertical de la gravedad dentro de los límites de estabilidad del paciente, esto permite rangos de movimiento mayores para el control postural. Muchas actividades utilizan una posición vertical simétrica, pero este puede no ser siempre un objetivo realista para todos los pacientes (10). Pueden utilizarse diversos métodos para ayudar a los pacientes a desarrollar una postura vertical simétrica. Comúnmente, el médico usa señales verbales y manuales para ayudar al paciente a encontrar y mantener una postura vertical apropiada. Ellos practican con los ojos abiertos y cerrados, aprendiendo a mantener una posición vertical sin señales visuales. También se utilizan espejos para proporcionar al paciente feedback visual sobre su posición en el espacio. Puede aumentarse el efecto Figura 10.10. Uso de un espejo al reentrenar la alineación; el paciente debe hacer coincidir la línea vertical de su camiseta con la del espejo. 196 Sección II POSTURA/EQUILIBRIO Los médicos habitualmente entregan aparatos de ayuda al paciente inestable, como bastones o andadores. ¿Qué efecto tiene proporcionar un apoyo externo como un bastón o un andador? Como se ilustra en la Figura 10.12, un aparato de ayuda como un bastón aumenta la base de apoyo. Ya que la estabilidad requiere mantener el centro de gravedad dentro de la base de apoyo, aumentarla hace que la tarea del equilibrio sea más fácil. Los investigadores han estudiado los efectos de un bastón en el equilibrio bípedo en pacientes con hemiparesia, utilizando una placa de fuerza para registrar cambios en el centro de presión bajo distintas situaciones de apoyo. Descubrieron que usar un bastón produce un cambio significativo en la posición del centro de presión hacia el lado del bastón y una disminución en el balanceo postural anterior-posterior y medial-lateral. Así, aunque usar un bastón reducirá el balanceo postural, aumenta la alineación asimétrica de los pacientes hacia el lado que sostiene el bastón (65). ESTRATEGIAS MOTORAS Figura 10.11. Utilización de una linterna en conjunto con objetivos en una pared para ayudar al paciente a aprender a controlar los movimientos del centro de gravedad. ubicar al paciente lejos de la pared, recostándolo en ella solo ocasionalmente para obtener el conocimiento de los resultados (CR). Con frecuencia se utilizan instrumentos de feedback cinético o de fuerza para proporcionar información al paciente sobre la alineación postural y el estado de resistencia al peso (60-64). Puede entregarse feedback cinético mediante instrumentos tan simples como una pesa de baño (Fig. 10.3). Por otra parte, el feedback cinético puede entregarse mediante monitores de la carga sobre la extremidad (60) o sistemas de placas de fuerza de biofeedback (Fig. 10.12) (61). Otros tipos de instrumentos incluyen el uso de un bastón de feedback para aumentar el estado de resistencia a la fuerza del paciente (63). El objetivo al reentrenar las estrategias motoras es ayudar al paciente a desarrollar movimientos multiarticulares coordinados que sean efectivos en satisfacer las necesidades de la postura y del equilibrio al sentarse o ponerse de pie. Reentrenamos las estrategias dentro del contexto de una actividad, ya que la función óptima se caracteriza por estrategias eficientes en lograr el propósito de una actividad en un entorno relevante (10). Reeducar las estrategias implica la recuperación de las estrategias motoras y el desarrollo de estrategias compensatorias. Como lo mencionamos en el Capítulo 2, el término recuperación se dirige a alcanzar la función mediante los procesos originales, mientras que la compensación se define como una sustitución conductual o la adopción de nuevas estrategias para completar una actividad. Los pacientes son alentados y guiados para desarrollar estrategias de control postural bípedo y sedente, incluyendo la capacidad para mover el cuerpo en todas las direcciones a fin de realizar una actividad funcional. Utilizamos como ejemplo de reentrenamiento de una estrategia, al desarrollo de estrategias coordinadas de tobillo, cadera y secuencia de paso para el control postural bípedo y mostramos cómo estas estrategias pueden desarrollarse dentro del contexto de un balanceo Capítulo Diez EVALUACIÓN Y TRATAMIENTO DE PACIENTES CON TRASTORNOS POSTURALES 197 Figura 10.12. Los efectos de utilizar un bastón en bipedestación incluyen la ampliación de la base de apoyo y un cambio en la posición media del centro de presión hacia el lado en que se encuentra el bastón. (Adaptado de Milezarek JJ, Kirby LM, Harrison ER, MacLeod DA. Standard and four-footed canes: their effect on the standing balance of patients with hemiparesis. Arch Phys Med Rehabil 1993; 74: 283.) voluntario autoinducido, en respuesta a perturbaciones externas y durante actividades que requieren ajustes posturales anticipatorios. Recuerde, sólo porque limitamos nuestro análisis a aquellas actividades que pueden usarse para reentrenar estrategias para el control postural bípedo en el plano sagital, no significa que, en realidad, recuperar el control postural en el paciente deba limitarse a estas estrategias. Desarrollo de una Estrategia de Tobillo Coordinada Antes de reentrenar el uso de una estrategia de tobillo para el control postural, es esencial recordar que esta estrategia requiere que el paciente tenga un rango de movilidad adecuado y fuerza en el tobillo (8, 10). Ante deficiencias persistentes que descartan el uso de una estrategia de tobillo, los pacientes serían alentados a desarrollar el uso de estrategias alternativas, como de la cadera o paso, para controlar el balanceo corporal. Al reentrenar el uso de una estrategia de tobillo durante el balanceo autoinducido, se les pide a los pacientes que practiquen balanceándose hacia atrás y adelante, de lado a lado, dentro de pequeños rangos, manteniendo el cuerpo erguido y sin doblar las caderas o rodillas. Puede facilitarse el conocimiento de los resultados sobre la distancia a la que se mueve el centro de gravedad durante el balanceo autoinducido utilizando sistemas de reentrenamiento de placas de fuerza estática (10). También pueden usarse linternas adheridas al paciente en conjunto con objetivos en la pared para animar a los pacientes a moverse de lado a lado (véase Fig. 10.11). Los pacientes que son muy inestables o extremadamente miedosos a caer pueden practicar el movimiento en barras paralelas o en una esquina con una silla o mesa enfrente (Fig. 10.13). Modificar el entorno (casa o clínica) en esta forma permite que un paciente continúe practicando las estrategias motoras para el control del equilibrio en una forma segura y sin la continua supervisión del terapeuta. El uso de perturbaciones aplicadas a caderas u hombros es una forma efectiva de ayudar a los pacientes a desarrollar estrategias para recuperar el equilibrio. Las pequeñas perturbaciones pueden facilitar el uso de la estrategia de tobillo para controlar el equilibrio, mientras que perturbaciones mayores fomentan el uso de la cadera o del paso. Finalmente, los pacientes realizan una variedad de actividades de manipulación, como alcanzar, levantar o lanzar objetos, ayudando así al desarrollo de estrategias para el control postural anticipatorio. Puede ser útil una jerarquía de actividades que refleje el aumento de las necesidades posturales anticipatorias para reeducar 198 Sección II POSTURA/EQUILIBRIO Figura 10.13. Situar al paciente cerca de una pared con una silla enfrente aumenta la seguridad al reentrenar el equilibrio bípedo de una persona temerosa o inestable. una actividad postural, el médico puede usar una variedad de técnicas para facilitar la activación muscular. Estas incluyen colocar hielo, palpaciones y vibración en los músculos distales mientras el paciente está de pie, inmediatamente antes y durante perturbaciones al equilibrio bípedo o al balanceo autoinducido (10). Esto se ilustra en la Figura 10.14. El biofeedback y la estimulación eléctrica también pueden usarse para mejorar el reclutamiento automático y el control muscular durante estrategias motoras específicas a una actividad de postura (67) y marcha (62). Por ejemplo, puede utilizarse la estimulación eléctrica junto con un interruptor de pie para disminuir las latencias iniciales de las respuestas posturales (67). Como se ilustra en la Figura 10.15, puede colocarse un interruptor de pie bajo el talón para que el aumento de peso en los interruptores produzca una estimulación tetánica del tibial anterior. Una estimulación eléctrica para reclutar un músculo dentro de una estrategia motora postural puede realizarse durante el balanceo autoinducido o durante perturbaciones al equilibrio. Varios médicos han combinado el uso del biofeedback y de la estimulación funcional eléctrica (EFE) durante el reentrenamiento del control motor y descubrieron que el uso combinado de ambos a los pacientes en esta importante área. La magnitud de la actividad postural anticipatoria se relaciona directamente con el potencial de inestabilidad inherente a una actividad. La inestabilidad potencial corresponde a la velocidad, esfuerzo, grado de apoyo externo y complejidad de una actividad. Así, pedirle a un paciente sostenido externamente por el terapeuta que levante una carga liviana lentamente, requiere una actividad postural anticipatoria mínima. En cambio, un paciente sin apoyo que debe levantar una carga pesada rápidamente, debe utilizar una cantidad importante de actividad postural anticipatoria para permanecer estable. Tratamiento de los Problemas de Sincronización ¿Cómo un médico puede ayudar a un paciente a recuperar una estrategia de tobillo ante problemas de coordinación que afectan la sincronización y regulación de las estrategias posturales motoras? Cuando un paciente no puede activar los músculos distales lo suficientemente rápido como para recuperar la estabilidad durante Figura 10.14. Se coloca hielo sobre el músculo tibial anterior justo antes de un pequeño desplazamiento posterior para facilitar su activación durante la recuperación del equilibrio. Capítulo Diez EVALUACIÓN Y TRATAMIENTO DE PACIENTES CON TRASTORNOS POSTURALES elementos era superior al uso individual (65). Un método que hemos aplicado exitosamente es usar el biofeedback del EMG en el tibial anterior y unirlo con un estimulador funcional eléctrico cuyos electrodos se colocaron en el cuadriceps de la misma pierna (EFE). Las dos unidades fueron ubicadas de tal manera que un nivel mínimo de activación del tibial era suficiente para producir una estimulación en el cuadriceps. Este método se usó en conjunto con perturbaciones externas al equilibrio y fue exitoso en cambiar la sincronización de la activación del cuadriceps dentro de la sinergia de respuesta postural (66). No se cuenta con una investigación formal que proporcione una orientación al médico sobre la frecuencia y duración óptimas de las técnicas de estimulación durante el reentrenamiento postural. Hemos descubierto que mediante el ensayo y error que 5 minutos de estimulación, dos veces al día, por 3 a 4 semanas parece ser efectivo en alterar los parámetros de sincronización. Sin embargo, se necesita más investigación en esta área. Figura 10.15. El uso de estimulación eléctrica del músculo distal en conjunto con un interruptor de pie para facilitar la activación del tibial anterior durante el reentrenamiento del equilibrio bípedo. 199 Tratamiento de los Problemas de Regulación Para producir movimientos efectivos del centro de gravedad durante el control postural, el nivel de activación muscular debe ser regulado, o graduado, en forma apropiada a la amplitud del balanceo corporal. Las personas normales utilizan una combinación de mecanismos de control del feedforward y feedback para regular las fuerzas para el control postural (68). Para aumentar la magnitud de la regulación de las sinergias posturales, los pacientes pueden practicar respondiendo a perturbaciones de varias amplitudes. El médico proporciona el feedback sobre lo apropiado de la respuesta. De forma sorprendente, es más fácil para muchos pacientes cerebelosos, quienes consistentemente sobrerespondieron a pequeños empujes, regular de manera apropiada el movimiento postural hacia perturbaciones grandes (10). Los sistemas de reentrenamiento de placas de fuerza estática también pueden usarse efectivamente para reentrenar los problemas de regulación. Los pacientes mueven voluntariamente el centro de gravedad hacia diferentes objetivos mostrados en una pantalla, los cuales se hacen progresivamente más pequeños y son colocados más juntos, requiriendo una mayor precisión en el control de la fuerza. Se entrega el conocimiento de los resultados con respecto a los movimientos que sobrecargan el objetivo, indicando un error en la regulación de la amplitud. Finalmente, otro método para tratar los problemas de regulación en pacientes con una patología cerebelosa que produce ataxia, es añadir pesas al tronco o extremidades (69, 70). Existen dos razones para explicar los beneficios potenciales de las pesas. La primera es que la compresión de la articulación asociada con las pesas facilitaría la coactivación de los músculos alrededor de una articulación, incrementando así la rigidez. La otra explicación es mecánica: añadir pesas aumenta la masa del sistema. De esta forma, el aumento de las fuerzas generadas en el paciente cerebeloso iguala el de la masa del sistema (69). Los investigadores han descubierto que el adherir pesas a pacientes cerebelosos tiene efectos inconsistentes. Algunos pacientes se vuelven más estables, mientras otros se desestabilizan por las pesas (69, 70). Desarrollo de una Estrategia de Cadera Coordinada Una estrategia de cadera puede ser facilitada haciendo que el paciente mantenga el equilibrio sin 200 Sección II POSTURA/EQUILIBRIO dar un paso y empleando desplazamientos de rangos mayores que aquellos usados para una estrategia de tobillo. También puede facilitarse el uso de una estrategia de cadera restringiendo el movimiento de las articulaciones del tobillo sea con el uso de yesos (bivalvo para que se pueda sacar y poner) o el uso de ortesis de tobillo (10). Se le pide a los pacientes que mantengan diversas posiciones de equilibrio que requieran el uso de una estrategia de cadera para la estabilidad. Ejemplos posibles incluyen estar de pie sobre una viga angosta, pararse sobre los talones o adoptar una bipedestación en una pierna (10). Desarrollo de una Secuencia de Pasos Coordinada Dar un paso para evitar una caída requiere la capacidad de mantener el peso del cuerpo en una sola extremidad momentáneamente, sin que se produzca un colapso de esa extremidad. La secuencia de pasos normalmente es usada para evitar una caída cuando el centro de gravedad se ha movido (o ha sido movido) rápidamente de la base de apoyo. Tradicionalmente, esta estrategia se Figura 10.16. Facilitación de una secuencia de paso al trasladar manualmente el centro de gravedad del paciente en forma lateral y haciendo que el paciente de un paso en forma manual. enseña dentro del contexto de la iniciación de los pasos durante el reentrenamiento de la marcha. Con frecuencia, el médico considera un paso inesperado como una falla de parte del paciente para mantener el equilibrio. Sin embargo, aprender a caminar cuando el centro de gravedad excede la base de apoyo es una parte esencial del reentrenamiento postural. El paso puede ser facilitado manualmente por el médico cambiando el peso del paciente a un lado y moviendo rápidamente el centro de gravedad hacia la pierna sin peso (Fig. 10.16). También puede ayudar a levantar manualmente el pie y apoyarlo durante la maniobra. Para asegurar la seguridad del paciente, el paso puede efectuarse dentro de barras paralelas o cerca de una pared. Al ayudar a un paciente a desarrollar la capacidad de caminar para el control postural, es importante decirle que el objetivo de ejercicio es dar un paso para evitar una caída. ESTRATEGIAS SENSORIALES El objetivo de reentrenar las estrategias sensoriales es ayudar al paciente a aprender a coordinar efectivamente la información sensorial para satisfacer las necesidades del control postural. Para esto es necesario interpretar correctamente la posición y movimientos del cuerpo en el espacio. El tratamiento de estas estrategias generalmente requiere que el paciente mantenga el equilibrio durante actividades motoras estáticas y dinámicas cada vez más difíciles mientras el médico varía sistemáticamente la disponibilidad y exactitud de uno o más sentidos para la orientación (9, 10, 44). A los pacientes que muestran un aumento de la dependencia en la visión para la orientación se les pide que realicen una variedad de actividades de equilibrio cuando las señales visuales están ausentes (los ojos cerrado o vendados). De otro modo, se pueden alterar las señales visuales para la orientación mediante el uso de lentes untados con vaselina (ilustrados en la Figura 10.17) o lentes con un prisma. Se puede disminuir la sensibilidad de un paciente a las señales motoras visuales de los ambientes pidiéndoles que mantengan el equilibrio durante la exposición a estímulos optocinéticos, como el movimiento de cortinas con franjas, de afiches de cartulina con líneas verticales o incluso con habitaciones móviles (10, 71). A los pacientes que muestran una gran dependencia en la superficie para la orientación se les pide que realicen actividades mientras están Capítulo Diez EVALUACIÓN Y TRATAMIENTO DE PACIENTES CON TRASTORNOS POSTURALES Figura 10.17. Lentes cubiertos con petróleo utilizados para oscurecer sin eliminar completamente las señales visuales para el control postural. sentados o de pie sobre superficies que entregan menos señales somatosensoriales para la orientación, como una alfombra o espuma amoldable o superficie móviles, como una tabla basculante. Finalmente, para aumentar la capacidad del paciente de emplear la información vestibular restante para la estabilidad postural, se efectúan ejercicios que exigen que el paciente se equilibre mientras se reducen simultáneamente los impulsos visuales y somatosensoriales para la orientación, como al estar de pie sobre espuma amoldable (Fig. 10.18) o en una superficie inclinada con los ojos cerrados. Percepción de los Límites de Estabilidad También se han utilizado las estrategias de rehabilitación que involucran el uso de biofeedback del balanceo postural con pacientes que perciben incorrectamente la reducción de los límites de estabilidad. Los pacientes deben balancearse empleando áreas más y más grandes, en un esfuerzo por cambiar la idea de que no pueden mover el cuerpo de forma segura en el espacio. 201 Figura 10.18. La facilitación del uso de los impulsos vestibulares para el control postural requiere que el paciente mantenga el equilibrio cuando se reducen o alteran las señales de orientación de los sistemas visual y somatosensorial al estar sobre una superficie de espuma y usando lentes cubiertos con petróleo Además, los pacientes pueden visualizar un espacio próximo con límites en los cuales puedan moverse de forma segura al estar sentados o de pie. Luego se les pide que practiquen moviendo sus cuerpos dentro de esos límites. Los bordes pueden expandirse gradualmente con el aumento de las capacidades sensoriales y motoras del paciente (8-10, 44). Tratamiento al Nivel de la Actividad Funcional Desarrollar capacidades adaptativas en el paciente también es una parte esencial de reentrenar el control postural. La capacidad de realizar actividades posturales en entornos naturales requiere que la persona modifique las estrategias según las cambiantes necesidades de la actividad y del entorno. El objetivo de reentrenar el nivel de la función se enfoca en hacer que los pacientes practiquen exitosamente el desempeño de un amplio conjunto de actividades funcionales en diversos contextos. 202 Sección II POSTURA/EQUILIBRIO Comenzamos nuestro análisis del reentrenamiento dirigido a la actividad en la sección anterior orientándonos a reeducar las estrategias para el control postural de tres actividades, el balanceo autoinducido, en respuesta a perturbaciones y anticipatorio a movimientos potencialmente desestabilizadores como caminar, alcanzar o levantar objetos. Ahora ampliamos este concepto para incluir el hacer que el paciente practique una amplia variedad de actividades funcionales con distintas las necesidades de estabilidad y orientación. Podrían incluir (a) mantener el equilibrio con una base de apoyo reducida, es decir, con los pies juntos, uno sobre otro o en un pie, (b) mantener el equilibrio al cambiar la orientación de la cabeza y del tronco, por ejemplo, mirando por sobre el hombro o inclinándose, (c) mantener el equilibrio al realizar una variedad de actividades con las extremidades superiores, como alcanzar, levantar, empujar o sostener objetos con una o ambas manos. Como lo mencionamos en el Capítulo 6, todas las actividades exigen control postural; sin embargo, las necesidades de estabilidad y orientación variarán con la actividad y el entorno. Al comprender las necesidades posturales inherentes a distintas actividades y entornos, el médico puede elaborar una jerarquía de actividades para reentrenar el control postural, comenzando con aquellas que poseen relativamente pocas necesidades de estabilidad y avanzando a las que tienen enormes exigencias para el sistema de control postural. Por ejemplo, las necesidades posturales de mantener una postura erguida al estar en una posición sedente semiapoyada son relativamente pocas. En cambio, sentarse sobre una mesa basculante móvil mientras se sostiene un vaso de agua tiene requerimientos de estabilidad bastante rigurosos, reflejando la naturaleza cambiante e impredecible de la actividad, la cual requiere una constante adaptación del sistema postural. Por lo tanto, el sentarse apoyado sería una buena tarea para empezar al trabajar con un paciente que padece una grave alteración postural. A medida que el individuo mejora, pueden introducirse actividades más difíciles y exigentes. RESUMEN 1. Un sistema orientado a la actividad para evaluar el control postural utiliza una variedad de pruebas, medidas y observaciones para (a) documentar las capacidades funcionales 2. 3. 4. 5. 6. 7. relacionadas con el control de la postura y del equilibrio, (b) evaluar las estrategias sensoriales y motoras subyacentes y (c) determinar los sistemas sensorial, motor y cognitivo que contribuyen al control postural. Después del término de la evaluación, el médico debe interpretar los datos, identificar los problemas relacionados con la función, las estrategias y deficiencias que contribuyen y establecer los objetivos y un plan de cuidados. El plan de cuidados para reentrenar el control postural del paciente con una deficiencia neurológica variará ampliamente, dependiendo del conjunto de anomalías subyacentes y del grado al cual la persona ha desarrollado estrategias compensatorias que sean eficientes para lograr las necesidades posturales de las actividades funcionales. Los objetivos de un método orientado a la actividad para reentrenar el control postural incluyen (a) resolver o prevenir las deficiencias, (b) desarrollar estrategias efectivas para las actividades particulares, (c) reentrenar las actividades funcionales y (d) adaptar las estrategias particulares a las acciones para que las actividades funcionales puedan realizarse en contextos ambientales cambiantes. Los objetivos de los tratamientos dirigidos a las deficiencias son corregir aquellas anormalidades que pueden ser cambiadas y evitar el desarrollo de anomalías secundarias. El objetivo del reentrenamiento en el nivel de la estrategia implica ayudar a los pacientes a recuperar o desarrollar estrategias sensoriales o motoras que sean efectivas para satisfacer las necesidades posturales de las actividades funcionales. Esto requiere que el médico comprenda las necesidades inherentes de la actividad que se realiza para que los pacientes sean orientados a desarrollar estrategias efectivas para satisfacer las necesidades de la actividad. El objetivo de reentrenar el nivel de la función se enfoca en hacer que los pacientes practiquen efectivamente el desempeño de un amplio conjunto de actividades funcionales en diversos contextos. Debido a que la capacidad para realizar actividades posturales en un ambiente natural requiere la habilidad de modificar las estrategias según las cambiantes necesidades de la actividad y del entorno, el desarrollo de capacidades adaptativas es una Capítulo Diez EVALUACIÓN Y TRATAMIENTO DE PACIENTES CON TRASTORNOS POSTURALES parte esencial de reentrenar el nivel de la actividad. 8. El desarrollo de métodos clínicos basados en una teoría de sistemas del control motor está recién comenzando. A medida que una investigación basada en los sistemas nos 203 proporcione un mayor entendimiento del control postural normal y anormal, surgirán nuevos métodos para evaluar y tratar los trastornos posturales. SECCIÓN III FUNCIONES MOTORAS 205 Capítulo 11 CONTROL DEL MOVIMIENTO NORMAL Visión Sistema Vestibular Estrategias Proactivas Aportes No Neurales a la Locomoción Inicio de la Marcha y Cambio de Velocidades La marcha en Escalas Ascenso Descenso Adaptación de Patrones de Escalas a Cambios en la Señales Sensoriales Otros tipos de Movimientos Transferencias Sedente a Bípedo Supino a Bípedo Levantarse de una Cama Girar Resumen Introducción Requisitos Esenciales para una Locomoción Eficaz Descripción del Ciclo de la Marcha Humana Fases del Ciclo del Paso Factores de Distancia Temporal Descripción Cinemática de la Marcha Patrones de Activación Muscular Cinética Articular Fase de Bipedestación Fase de Balanceo Mecanismos de Control para la Marcha Generadores de Patrones de Marcha Influencias Descendentes Feedback Sensorial y Adaptación de la Marcha Estrategias Reactivas para Modificar la Marcha Sistema Somatosensorial extraordinariamente complejo. Puesto que abarca todo el cuerpo, necesita la coordinación de muchos músculos y articulaciones. Además, transitar por ambientes complejos y frecuentemente atestados de objetos requiere el uso de múltiples impulsos sensoriales para ayudar al control y adaptación de la marcha. Por estas complejidades, la compresión del control de la marcha normal así como de los problemas motores de pacientes con deficiencias neurológicas puede parecer una tarea abrumadora. Para simplificar el proceso de entender el control de la marcha, se explicará un marco de análisis adecuado que se basa en la comprensión de los requisitos esenciales de la locomoción y en cómo éstos se traducen en los objetivos logrados durante las diferentes fases de la marcha. Al examinar la marcha normal y anormal, es importante tener en mente tanto los requisitos esenciales como las condiciones que deben cumplirse durante la fase de bipedestación y la de balanceo para alcanzarlos. INTRODUCCIÓN Una característica fundamental de nuestra independencia como seres humanos es la capacidad de levantarnos de una cama o de una silla, poder caminar o correr y transitar por entornos que con frecuencia son bastante complejos. Durante la rehabilitación, un objetivo primordial del tratamiento es ayudar a los pacientes a recuperar, en lo posible, los movimientos independientes. A menudo, el principal propósito de un paciente es recobrar dicha capacidad, lo que se refleja en la constante pregunta: “¿Voy a caminar otra vez?” En este capítulo se discuten muchos aspectos del movimiento, incluyendo la marcha, las transferencias y el caminar por una escalera; se examinan los aportes del individuo, de la actividad y del medio ambiente a cada una de dichas acciones. Se comienza con un estudio de la locomoción, definiendo los requisitos para lograrla y considerando los aportes de los distintos sistemas neurales y musculoesqueléticos para el control locomotor. Además, se analizan los mecanismos fundamentales para la adaptación de la marcha a una amplia variedad de condiciones de la actividad y del entorno. Finalmente, se estudian las transiciones del movimiento, como el inicio de la marcha y las transferencias. La marcha es un comportamiento REQUISITOS ESENCIALES PARA UNA LOCOMOCIÓN EFICAZ Existen tres exigencias principales para una locomoción eficaz: (a) un patrón locomotor básico que pueda mover el cuerpo en la dirección deseada, denominado requisito de progresión; (b) la capacidad de mantener la estabilidad, incluyendo 207 208 Sección III FUNCIONES MOTORAS sostener al cuerpo contra la gravedad, llamado requisito de estabilidad; y (c) la facultad de adaptar la marcha para alcanzar los objetivos del individuo y satisfacer las necesidades del ambiente, el requisito de adaptación (1). Estas características esenciales han sido denominadas constantes de la actividad, ya que son exigencias mínimas para que se realice la locomoción (2). La marcha humana puede dividirse en una fase de bipedestación (o apoyo) y una fase de balanceo. Se deben lograr ciertos objetivos durante cada una de estas etapas a fin de alcanzar las tres constantes de la actividad de una locomoción eficaz (progresión, estabilidad y adaptabilidad). Durante la fase de bipedestación de la marcha, es necesario generar tanto fuerzas horizontales en relación con la superficie de apoyo, para mover el cuerpo en la dirección deseada (progresión), como fuerzas verticales, para sostener la masa corporal en contra de la gravedad (estabilidad). Además, las estrategias utilizadas para lograr la progresión y la estabilidad deben ser flexibles para adaptarse a los cambios de velocidad, de dirección o a alteraciones de la superficie de apoyo (adaptación). Los objetivos que deben alcanzarse durante la fase de balanceo de la marcha incluyen el avance de la pierna oscilante (progresión) y la reposición de la extremidad que se prepara para recibir el peso (estabilidad). Tanto la finalidad de la progresión como la de la estabilidad requieren la suficiente elevación del pie para que los dedos no se arrastren por la superficie de apoyo durante el balanceo. Además, las estrategias utilizadas durante la fase de balanceo deben ser bastante flexibles para permitir que el pie oscilante eluda cualquier obstáculo en su camino (adaptación). Las estrategias motoras empleadas por individuos normales para satisfacer los requisitos de la actividad de la locomoción han sido claramente determinadas. Los estudios cinemáticos que describen los movimientos corporales proponen que las estrategias motoras son parecidas de un individuo a otro, lo cual concuerda con la percepción de que todos caminamos de forma similar, en cierto modo. En cambio, los análisis que han descrito los músculos y fuerzas asociados con la marcha sugieren que existe una enorme diversidad en la forma en que se realizan estos movimientos. De esta forma, parece existir una amplia variedad de patrones de activación muscular usados por individuos normales para cumplir los requisitos de la acción de la marcha. DESCRIPCIÓN DEL CICLO DE LA MARCHA HUMANA Pensemos por un momento en el cuerpo humano y en el control de la marcha. Hemos analizado los requisitos esenciales para la marcha normal; es decir, progresión, estabilidad y adaptabilidad. El sistema percepción-acción normal del ser humano ha desarrollado refinadas estrategias de control para satisfacer estas necesidades de la actividad. Aunque otros patrones de marcha son posibles (es decir, podemos saltar en un pie o en dos, o galopar), los humanos usualmente utilizan un patrón de marcha alternante simétrica, probablemente porque entrega la mayor estabilidad dinámica para una marcha bípeda con mínimas necesidades de control (3). Así, la locomoción normal corresponde a una marcha bípeda en la cual las extremidades se mueven en una relación de alternancia simétrica, que puede describirse como un desfase de 0,5 (4). Un desfase de 0,5 significa que una extremidad inicia su ciclo del paso cuando la extremidad opuesta alcanza el punto medio de su propio ciclo, como se observa en la Figura 11.1. De esta forma, si un ciclo completo se define como el tiempo entre el apoyo plantar ipsilateral (desde el contacto del talón derecho hasta el siguiente contacto del mismo talón) (Fig. 11.1), entonces la extremidad contralateral comienza su ciclo en la mitad del ciclo de la longitud del paso ipsilateral. Tradicionalmente, todas las descripciones de la marcha, sean cinemáticas, EMG o cinéticas, se establecen en relación con distintos aspectos del ciclo. Por lo tanto, es necesaria una comprensión de las diversas fases de la marcha para entender las descripciones de la locomoción normal. Fases del Ciclo del Paso Como se mencionó anteriormente, el ciclo de una extremidad consiste en dos fases principales: bipedestación, que se inicia cuando el pie llega al suelo, y balanceo, la cual comienza cuando el pie deja el suelo (Fig. 11.1). Al escoger la velocidad en forma voluntaria, los adultos pasan habitualmente alrededor del 60% de la duración del ciclo en bipedestación y del 40% en balanceo. Como se puede observar en la Figura 11.1, aproximadamente el primer y último 10% de la fase de bipedestación se emplea en apoyo doble, es decir, el lapso en que ambos pies se encuentran en contacto con la Capítulo 11 CONTROL DEL MOVIMIENTO NORMAL 209 Figura 11.1. Aspectos de tiempo y distancia del ciclo de la marcha. (Adaptado de Inman VT., Ralston H., Todd F. Human walking, Baltimore: Williams & Wilkins, 1981). superficie. La fase de apoyo unilateral corresponde al periodo en que sólo un pie está en contacto con el suelo, y en la marcha, consiste en el intervalo en el cual la extremidad opuesta se encuentra en la fase de balanceo (5, 6). Con frecuencia, la fase de bipedestación se divide en cinco subfases: (a) contacto inicial, (b) respuesta a la carga (ambas constituyen cerca del 10% del ciclo del paso, durante el periodo de apoyo doble), (c) apoyo medio, (d) posición terminal (aproximadamente el 40% de la fase de bipedestación, en apoyo unilateral) y (e) previa al balanceo (el último 10% de la bipedestación, en apoyo doble). A menudo, la fase de balanceo se divide en tres subfases: balanceo inicial, balanceo medio y balanceo terminal (todas se encuentran en el periodo de apoyo unilateral y en total representan el 40% del ciclo del paso) (7). Normalmente, los investigadores y los médicos utilizan tres técnicas para describir los diferentes aspectos de la marcha. El análisis cinemático permite una exploración del movimiento articular; la electromiografía proporciona una comprensión de los patrones de activación muscular; y el análisis cinético describe las fuerzas involucradas en la marcha. Para un resumen de las 210 Sección III FUNCIONES MOTORAS tecnologías empleadas para examinar la marcha desde estas diversas perspectivas, consulte los recuadros de las páginas 105 y 106 del Capítulo 6. Factores de Distancia Temporal La marcha es descrita normalmente con respecto a parámetros de distancia temporal como velocidad, longitud del paso, frecuencia del paso (denominada cadencia) y longitud de la pisada (Fig. 11.1). La velocidad de la marcha se define como la rapidez horizontal promedio del cuerpo que se calcula en una o más pisadas. En la documentación de los estudios de laboratorio, habitualmente se establece según el sistema métrico (por ejemplo, cm/seg) (7). En cambio, en una evaluación clínica, es usual que la marcha sea descrita en términos no métricos (pies) y en parámetros de distancia o de tiempo. Por ejemplo, se puede indicar que el paciente es capaz de caminar 50 pies o que puede caminar continuamente por 5 minutos. Debido a esta diferencia de convenciones entre la clínica y el laboratorio, se ofrece información tanto en términos métricos como en no métricos. La cadencia corresponde al número de pasos por unidad temporal, usualmente se expresa como pasos por minuto. La longitud del paso consiste en la distancia desde un apoyo plantar hasta el apoyo plantar del otro pie. Por ejemplo, la longitud del paso derecho es la distancia del talón izquierdo al derecho cuando ambos pies están en contacto con la superficie. La longitud de la pisada corresponde a la distancia recorrida desde el impacto de un talón hasta el siguiente impacto del talón del mismo pie, por dar un ejemplo. Así, la longitud de la pisada derecha se define como el espacio entre un impacto del talón derecho y el siguiente impacto del mismo talón (7). Regularmente, la marcha normal y la anormal son definidas según dichas variables. Al realizar una evaluación clínica, existe una tendencia a calcular la longitud del paso, en vez de analizar la pisada. Esto se debe a que no es posible notar alguna asimetría en la longitud del paso si sólo se evalúa la distancia de la pisada. ¿Qué tan rápido caminan las personas normalmente? Los adultos jóvenes normales tienden a caminar aproximadamente a 1,46 m/seg o 3,26 millas por hora, tienen una cadencia media (tasa de pasos) de 1,9 pasos/segundo (112,5 pasos/min) y una longitud del paso media de 76,3 cm (30,05 pulgadas) (8). MÓDULO DE APRENDIZAJE ACTIVO ¿Cómo controlamos la velocidad de la marcha? Hagamos un experimento. Levántese y camine lentamente. Observe su cadencia (cuente el número de pasos por 10 segundos) y estime la longitud de sus pasos. Ahora, camine tan rápido como pueda. ¿Qué pasa con la longitud y el número de pasos por 10 segundos? Como probablemente observó, la velocidad de la marcha depende de la longitud del paso y de su frecuencia o cadencia. Cuando las personas aumentan la velocidad de la marcha, normalmente alargan los pasos y aumentan el ritmo. Por lo tanto, existe una correspondencia lineal entre la longitud y la frecuencia del paso en la amplia variedad de velocidades (9, 10). No obstante, una vez que la longitud del paso alcanza un límite superior, el aumento sostenido de la velocidad se genera de la tasa de pasos. Aunque los adultos normales poseen una amplia variedad de velocidades para la marcha, las velocidades voluntarias tienden a centrarse en un pequeño rango de cadencias, con promedios de aproximadamente 110 pasos/min para los hombres y cerca de 115 pasos/min para las mujeres (11, 12). Las tasas de pasos preferidas parecen relacionarse con la reducción de las necesidades energéticas (13, 14). De hecho, se ha descubierto que en la locomoción se aprovechan las propiedades pendulares de la pierna y la elasticidad de los músculos. De este modo, en la fase de balanceo existe un gasto mínimo de energía. Una velocidad de marcha cómoda o la preferida por una persona corresponde al punto en que el gasto de energía es mínimo. A velocidades mayores o menores, se rompen los modelos pendulares de la marcha y se requiere un gasto energético mucho mayor (15). A medida que se incrementa la velocidad de la marcha, la proporción de tiempo usado en balanceo y bipedestación cambia, la fase de bipedestación se vuelve progresivamente más corta en relación con la de balanceo (16, 17). Finalmente, las proporciones bipedestación/balanceo varían desde una distribución de 60/40 al caminar a una proporción de 40/60 a medida que se alcanza la velocidad de correr, momento en que, además, desaparece el periodo de apoyo doble. A medida que la velocidad de la marcha Capítulo 11 disminuye, el tiempo de bipedestación aumenta, mientras los periodos de balanceo permanecen relativamente constantes. La fase de apoyo doble de la bipedestación es la que más se prolonga. Por ejemplo, el apoyo doble constituye el 25% del tiempo del ciclo, con duraciones del paso de aproximadamente 1,1 seg; y el 50% del ciclo cuando la duración de éste aumenta a cerca de 2,5 seg (16). Además, la variabilidad se incrementa a velocidades menores, probablemente debido a una reducción de la estabilidad postural durante el periodo de apoyo unilateral, el cual también aumenta a velocidades menores. En un individuo, los patrones del ángulo articular y EMG de los músculos de las extremidades inferiores son bastante estables en una variedad de velocidades, pero la amplitud de las respuestas musculares aumenta a velocidades mayores (12, 18, 19). En cambio, los patrones del torque articular parecen ser más variables, aunque también muestran incrementos a medida que se intensifica la velocidad de la marcha. Descripción Cinemática de la Marcha Otra forma de describir la marcha normal en comparación con la anormal es mediante la cinemática del ciclo de la marcha: es decir, el movimiento de las articulaciones y segmentos del cuerpo en el espacio. La Figura 11.2 ilustra los movimientos normales de la pelvis, la cadera, la rodilla y del tobillo en los planos sagital, frontal y transversal (7). La refinada coordinación motora de todas las articulaciones asegura el primer requisito de la marcha: la progresión continua del centro de gravedad. Aunque el movimiento de cada articulación en particular es bastante grande, la acción motora coordinada de todas las articulaciones produce un avance constante del cuerpo, con sólo mínimos desplazamientos verticales del centro de gravedad (CG) (10, 20, 21). A continuación, se examina la forma en que la acción de cada articulación contribuye a minimizar los movimientos verticales del CG. Si se contempla el movimiento de la cadera en el plano sagital durante la marcha, se advierte una gran cantidad de flexión y extensión (Fig. 11.2). Si la marcha se efectuara solamente con estos movimientos de cadera, el CG seguiría estos grandes movimientos y se percibirían grandes desplazamientos verticales del CG. Esto ha sido denominado marcha de compás y se presenta en CONTROL DEL MOVIMIENTO NORMAL 211 personas que caminan con la rodilla rígida (22). La adición de la rotación pélvica cerca del eje vertical al movimiento de la cadera cambia el patrón de marcha. La longitud de la pisada aumenta y la amplitud de las oscilaciones sinusoidales del CG disminuye. Como resultado, la trayectoria del CG se vuelve más fluida y la transición de paso a paso un poco menos brusca. Con la adición de la inclinación pélvica (la rotación de la pelvis cerca de un eje anteriorposterior), el paso del CG se equilibra aún más. Esta inclinación se produce durante el balanceo, cuando la cadera oscilante baja en preparación para la elevación de los dedos (22). En la marcha normal, se produce un desplazamiento lateral de la pelvis cuando el apoyo cambia alternadamente de una extremidad a otra. El ancho del paso contribuye a la magnitud del desplazamiento lateral del CG. La inclusión de la flexión de la rodilla aumenta considerablemente la eficiencia coordinada de la marcha. Durante la fase de balanceo, la flexión de la rodilla acorta la longitud vertical de la extremidad oscilante y permite que el pie deje el suelo. La flexión de la rodilla durante la bipedestación estabiliza aún más los movimientos verticales del CG. El movimiento del tobillo también realiza un importante aporte a la marcha continua (Fig. 11.2): En particular, la flexión plantar del tobillo en bipedestación permite la transición fluida de paso a paso y contribuye a la velocidad inicial de la extremidad oscilante (22). El movimiento de las tres articulaciones principales del pie también es importante en el control de la progresión y de la estabilidad durante la marcha. La articulación subastragalina, es decir, la unión del astrágalo y el calcáneo, permite que el pie se incline en forma medial (inversión) y lateral (eversión). La eversión del pie comienza como parte de la fase de respuesta a la carga, inmediatamente después del impacto del talón, y alcanza su punto máximo al principio del apoyo medio. Después de esto, el movimiento se revierte lentamente, llegando al punto máximo de la inversión al inicio de la fase previa al balanceo. Durante el balanceo, el pie vuelve a un estado neutro y luego a inversión justo antes del impacto del talón. El movimiento subastragalino es un componente fundamental de la absorción del golpe durante la carga de la extremidad. Además, la rigidez de esta área contribuye a la estabilidad plantar, ya que en la posición terminal, el peso se transfiere al antepié (22). 212 Sección III FUNCIONES MOTORAS Figura 11.2. Movimientos normales de la pelvis, la cadera, rodilla y tobillo en los planos sagital, frontal y transversal. (Adaptado de DeLuca PA., Perry JP., Ounpuu S. The fundamentals of normal walking and pathological gait, AACP & DM Inst. Course #2. 1992. La articulación medio-tarsiana corresponde a la unión del retropié y el antepié. Durante la carga, el arco se aplana rápidamente, permitiendo el contacto del antepié y contribuyendo así a la absorción del golpe. Finalmente, el movimiento de las articulaciones metatarsofalángicas permite que el pie rote sobre las cabezas de los metatarsianos en vez de sobre las puntas de los dedos durante la posición terminal (22). De esta forma, es posible ver que el ciclo del paso se constituye de una compleja serie de rotaciones articulares las cuales, al coordinarse en un todo, facilitan la progresión continua del CG, con sólo mínimos desplazamientos verticales. Esta estrategia de control reduce el costo energético de caminar (20, 23). Patrones de Activación Muscular A continuación, se examinan las respuestas musculares durante la locomoción con respecto a su función en cada punto del ciclo del paso (7, 24). A pesar de la variabilidad entre los individuos y de las condiciones de los patrones electromiográficos (EMG) que subyacen al ciclo del paso normal, se han identificado ciertas características básicas. Capítulo 11 CONTROL DEL MOVIMIENTO NORMAL 213 Figura 11.3. Patrones electromiográficos asociados con el ciclo del paso del adulto. (A Adaptado de Murray MP., Mollinger LA., Gardner GM., Sepic SB. Kinematic and EMG patterns during slow, free, and fast walking, J. Orthop. Res. 1984; 2: 272-280. B Adaptado de Lovejoy Co. “Evolution of human walking” en Scientific American 1988; 5.121). En general, los músculos de la extremidad en bipedestación operan para sostener el cuerpo (estabilidad) e impulsarlo hacia delante (progresión). La actividad muscular de la extremidad oscilante se limita principalmente al principio y fin de la fase de balanceo, ya que la pierna se mueve como un péndulo articulado bajo la influencia de la gravedad (21). En la Figura 11.3, se presentan los patrones EMG normales durante las diferentes fases del ciclo del paso. Es importante recordar que deben alcanzarse dos objetivos durante la fase de bipedestación: (a) asegurar la extremidad en bipedestación frente a la fuerza del impacto del apoyo plantar y sostener el cuerpo en contra de la fuerza de gravedad (estabilidad), y (b) la sucesiva generación de fuerza, para impulsar al cuerpo hacia delante en el próximo paso (progresión). Para lograr el primer objetivo, es decir, la absorción de la fuerza para la estabilidad, se produce la flexión de la rodilla al inicio de la bipedestación y se distribuye el impacto del apoyo plantar desde el contacto del talón al apoyo en pie plano. Al principio de la bipedestación, la actividad de los extensores de la rodilla (cuádriceps) controla la pequeña onda de la flexión de la rodilla usada para absorber el impacto del apoyo plantar. La actividad de los dorsiflexores del tobillo (tibial anterior) desacelera el pie al aterrizaje, resistiendo y disminuyendo la flexión plantar producida por el 214 Sección III FUNCIONES MOTORAS impacto del talón. Ambos grupos musculares actúan inicialmente para soportar la dirección del movimiento. Además, la estabilidad durante la fase de bipedestación implica la activación de los extensores de la cadera, la rodilla y del tobillo, los cuales evitan que el cuerpo se desplome con la gravedad. La activación de los extensores de la cadera también controla el movimiento anterior de los segmentos de la cabeza, los brazos y el tronco. Durante el apoyo medio, el cuádriceps se encuentra predominantemente inactivo, al igual que los músculos pretibiales. El segundo objetivo de la fase de bipedestación es generar una fuerza propulsora para mantener el cuerpo en movimiento. La estrategia más común que se utiliza para crear las fuerzas que impulsan la progresión involucra la contracción concéntrica de los flexores plantares (gemelos y sóleo) al término de la fase de bipedestación de la marcha. La capacidad del cuerpo para moverse libremente sobre el pie, en conjunto con la contracción concéntrica de los gemelos, significa que el CG del cuerpo estará frente al pie en apoyo al término de la bipedestación, lo cual origina una inclinación anterior que es esencial para la progresión. Los extensores de la cadera y de la rodilla (isquiotibiales y cuádriceps, respectivamente) pueden presentar un arranque de actividad en la etapa final de la bipedestación como un aporte a la propulsión. Sin embargo, esta actividad normalmente es menos importante que aquélla observada durante la etapa de absorción de la fuerza. El objetivo principal que debe lograrse en la fase de balanceo de la marcha es la reposición de la extremidad para una progresión constante. Esto requiere acelerar la extremidad hacia delante y asegurarse de que los dedos dejen del suelo. La aceleración anterior del muslo en la primera parte de la fase de balanceo se asocia con una contracción concéntrica del cuádriceps. (Fig. 11.3B, parte 1). No obstante, en el balanceo medio, el cuádriceps se encuentra prácticamente inactivo puesto que la pierna oscila como un péndulo conducido por la fuerza del impulso al principio de la fase de balanceo. Sin embargo, el iliopsoas se contrae para contribuir con este movimiento anterior, como se muestra en la Fig. 11.3B, partes 2 y 3. Los isquiotibiales se activan al término del balanceo para disminuir la rotación anterior del muslo, en preparación para el apoyo plantar (Fig. 11.4B, parte 4). Se produce la extensión de la rodilla al final del balanceo en anticipación a la carga de la extremidad en la fase de bipedestación, lo que no se debe a la actividad muscular, sino que es el resultado de fuerzas pasivas no musculares (25). La elevación del pie se realiza mediante la flexión de la cadera, la rodilla y el tobillo, lo que produce un acortamiento total de la extremidad oscilante en comparación con la extremidad en apoyo. Nuevamente, la flexión de la cadera se logra por la activación del cuádriceps. La flexión de la rodilla se efectúa en forma pasiva, ya que una rápida aceleración del muslo también generará la flexión de esa articulación. La activación de los músculos pretibiales origina la dorsiflexión del tobillo en la última etapa el balanceo para asegurar la elevación de los dedos y como preparación para el próximo apoyo plantar. Cinética Articular Hasta ahora, hemos estudiado la cinemática o movimientos del cuerpo durante el ciclo del paso y hemos observado los patrones de la actividad muscular en cada fase de la marcha. ¿Cuáles son las fuerzas normales que estos movimientos y respuestas musculares generan durante la locomoción? Las fuerzas predominantes de una articulación no necesariamente reflejan sus movimientos, como se comprenderá en el siguiente análisis. La determinación de las fuerzas generadas durante el ciclo del paso se denomina análisis cinético. Los parámetros cinéticos o de fuerza asociados con el patrón de la marcha normal son menos estereotipados que los parámetros cinemáticos o motores. Las fuerzas musculares activas y pasivas (denominadas momentos articulares) que generan la locomoción son, en sí mismas, bastante variables. FASE DE BIPEDESTACIÓN Se debe tener presente que los objetivos durante la fase de bipedestación incluyen estabilizar la extremidad para recibir el peso y generar las fuerzas propulsoras para un movimiento continuo. Durante la fase de bipedestación del ciclo del paso, la suma algebraica de los momentos articulares de la cadera, la rodilla y del tobillo, denominados momento de apoyo (26), corresponde a un torque extensor (Fig. 11.4). Este torque extensor neto evita que la extremidad se desplome al sostener peso, logrando el equilibrio del cuerpo y cumpliendo así el requisito de estabilidad de la locomoción. Capítulo 11 Figura 11.4. Patrones del torque articular de la cadera, la rodilla y del tobillo, y el momento de apoyo neto asociado con el ciclo del paso del adulto. (Adaptado de Winter DA. “Kinematic and kinetic patterns of human gait: variability and compensating effects” en Human Movement Science 1984; 3: 5176). Sin embargo, los investigadores han demostrado que las personas utilizan una amplia variedad de estrategias generadoras de fuerza para obtener este torque extensor neto. Por ejemplo, una estrategia para lograr el momento extensor neto CONTROL DEL MOVIMIENTO NORMAL 215 involucra la combinación de un momento extensor de cadera dominante, para contrarrestar un momento flexor de rodilla. Otra posibilidad es combinar un torque extensor de rodilla y de tobillo para compensar un torque flexor de cadera y aún mantener el momento extensor neto de apoyo (2527). ¿Por qué es importante poseer esta flexibilidad en las contribuciones individuales de los torques articulares al momento extensor neto? Evidentemente, esta flexibilidad en la forma en que se generan es importante para controlar el equilibrio durante la marcha. David Winter, un conocido biomecánico canadiense, y sus colegas han investigado exhaustivamente la marcha y sugieren que el equilibrio durante una marcha tranquila es muy diferente a la actividad del equilibrio durante la bipedestación (29). Al caminar, el centro de gravedad no permanece dentro de la base de apoyo de los pies por lo que el cuerpo se encuentra en un continuo estado de desequilibrio. La única forma de evitar caer es colocar el pie oscilante adelante y al lado del centro de gravedad a medida que avanza. Además, la masa de la cabeza, los brazos y el tronco, llamada segmento CBT, debe regularse con respecto a las caderas, debido a que este segmento representa un enorme peso para mantenerse erguido. Winter y sus colegas proponen que el equilibrio dinámico del CBT es responsabilidad de los músculos de la cadera, prácticamente sin la participación de los músculos del tobillo. Sugieren que esto se debe a que la cadera debe controlar un peso mucho menor, el del segmento CBT, en comparación con los tobillos, que tendrían que regular todo el cuerpo. De este modo, proponen que el equilibrio durante la marcha progresiva es diferente del control de la estabilidad en bipedestación, la cual depende principalmente de los músculos del tobillo (29). Estos científicos advierten que los músculos de la cadera también están involucrados en otra actividad, la de contribuir al momento extensor de apoyo necesario durante la bipedestación, y consideran los músculos que controlan el segmento CBT y a aquellos que controlan el momento extensor de apoyo como dos sinergias separadas. Anteriormente se mencionó que el momento extensor neto de las articulaciones del tobillo, la rodilla y la cadera durante la bipedestación siempre era el mismo, pero que los momentos individuales eran altamente variables de pisada a pisada y de persona a persona. Una razón para esta diversidad 216 Sección III FUNCIONES MOTORAS es permitir que el sistema de control del equilibrio altere continuamente los patrones motores anteriores y posteriores en cada paso. No obstante, los ajustes de equilibrio de la cadera deben compensarse por torques de rodilla apropiados a fin de preservar el momento extensor neto fundamental para la bipedestación (28, 29). FASE DE BALANCEO El objetivo principal durante el balanceo es reposicionar la extremidad, asegurándose que los dedos se eleven de la superficie. Los investigadores han descubierto que los patrones del momento articular durante la fase de balanceo son menos variables que durante la fase de bipedestación, lo que indica que los adultos emplean patrones generadores de fuerza bastante similares para efectuar esta actividad. Esto se demuestra por las grandes desviaciones estándar de los torques articulares promedio durante la bipedestación (0 al 60% de la pisada) en comparación a las pequeñas desviaciones estándar en el balanceo (60 al 100% de la pisada), ilustradas en la Figura 11.4. Por ejemplo, a velocidades de marcha normales, al principio del balanceo, existe un momento flexor de cadera que contribuye a la flexión del muslo. La gravedad colabora con la primera etapa de la flexión, lo que reduce la necesidad de un momento flexor mayor en dicha articulación. Una vez que se ha iniciado la fase de balanceo, ésta se sostiene frecuentemente por el impulso. Luego, cuando la fase termina, puede ser necesario un torque extensor articular para disminuir la rotación del muslo y prepararse para el impacto del talón (30). Así, aunque el muslo aún está flexionado, en este punto se produce en él un torque extensor. ¿Qué controla los movimientos de la rodilla durante el balanceo? Sorprendentemente, durante esta etapa, el torque articular de la rodilla se utiliza básicamente para restringir su movimiento, no para generarlo. Al principio del balanceo, un torque extensor disminuye la flexión de la articulación de la rodilla y contribuye a invertirla de la flexión a la extensión. Posteriormente en el balanceo, un torque flexor de rodilla disminuye la extensión de dicha articulación para prepararse para el apoyo del pie (19, 26, 30, 31). Al término de la fase de balanceo y durante la parte inicial de la fase de bipedestación, se produce un pequeño torque dorsiflexor en el tobillo, el cual ayuda a controlar la flexión plantar del impacto del talón. Por lo tanto, aunque el movimiento del tobillo corresponde a una flexión plantar, la fuerza de su articulación constituye un torque dorsiflexor. Durante la fase de bipedestación, el torque de la flexión plantar del tobillo llega a un punto máximo justo después de la flexión de la rodilla cuando el tobillo empieza a efectuar la flexión plantar. El torque de la articulación del tobillo es el mayor de todos los torques de la extremidad inferior y es el principal contribuyente a la aceleración de la extremidad durante la fase de balanceo. Por lo tanto, en muchos de los ejemplos anteriores, se observa que el torque articular es opuesto al mismo movimiento de la extremidad. En otras palabras, nos demuestra que las fuerzas combinadas pueden actuar para frenar el movimiento o para controlar la caída del pie, en vez operar solamente para acelerar la extremidad. MECANISMOS DE CONTROL PARA LA MARCHA ¿Cómo se alcanza la coordinación locomotora? ¿Cuáles son los mecanismos de control que aseguran el cumplimiento de los requisitos para una locomoción eficaz? Gran parte de la investigación sobre los mecanismos de control neurales y no neurales esenciales para la locomoción se ha realizado con animales. Mediante estos estudios los científicos han conocido la formación de los patrones para la locomoción, la integración del control postural al patrón locomotor, la contribución de los mecanismos periféricos y centrales a la adaptación y modificación de la marcha, y la función de los diversos sentidos en el control de la locomoción. La siguiente sección examina algunos estudios del control locomotor con animales, relacionándolos con experimentos que analizan el control neural de la locomoción en seres humanos. Generadores de Patrones de Marcha La investigación de los últimos 25 años ha incrementado enormemente el entendimiento del control que el sistema nervioso ejerce sobre los movimientos rítmicos básicos que subyacen a la locomoción. Los resultados de estos estudios han indicado que los generadores de patrones centrales ubicados en el interior de la médula espinal tienen una importante función en la producción de estos movimientos (32, 33). Las abundantes Capítulo 11 investigaciones han aumentado el conocimiento sobre la base neural de la locomoción. A fines de 1800, Sherrington y Mott (34, 35) realizaron algunos de los primeros experimentos para determinar el control neural de la locomoción. Cortaron la médula espinal de animales para eliminar la influencia de los centros cerebrales superiores y descubrieron que las extremidades posteriores continuaban presentando movimientos alternantes. En una segunda serie de experimentos, con monos, cortaron las raíces de los nervios sensoriales de un lado de la médula espinal, eliminando los impulsos sensoriales para la marcha de un lado del cuerpo. Descubrieron que al caminar, esos animales no utilizaban las extremidades a las que se habían cortado las aferencias, lo que llevó a la conclusión que la locomoción necesitaba el impulso sensorial. Se creó un modelo del control locomotor, el que atribuyó el control de la locomoción a un conjunto de cadenas de reflejos, en la cual la reacción de una fase del ciclo del paso funcionaba como un estímulo sensorial para activar la etapa siguiente en forma refleja. Graham Brown efectuó un experimento sólo unos pocos años después (36), demostrando el resultado contrario. Descubrió que al producir lesiones bilaterales en las raíces dorsales (sensoriales) de animales con preparación medular, podía observar movimientos rítmicos de marcha. ¿Por qué los dos experimentos obtuvieron resultados diferentes? La razón parece ser que Sherrington cortó sólo las raíces sensoriales de un lado de la médula espinal, no de ambos. En experimentos más recientes, Taub y Berman (37) descubrieron que los animales no empleaban una extremidad al cortar las raíces dorsales de un lado del cuerpo, pero comenzarían a utilizarla nuevamente al seccionar las raíces dorsales del otro lado. ¿Por qué? Debido a que el animal obtiene el impulso apropiado de una extremidad y no recibe sensación alguna de la otra, prefiere no usarla. Sorprendentemente, los investigadores han descubierto que pueden hacer que los animales utilicen una extremidad sin aferencias al restringir la extremidad sana. Estos resultados son la base de un método terapéutico llamado paradigma del uso inducido, en el cual los pacientes hemipléjicos son persuadidos a usar el brazo afectado, ya que el lado sano está restringido (38, 39). Estudios recientes han confirmado los resultados de Graham Brown. Estos análisis han descubierto que la actividad muscular de gatos con CONTROL DEL MOVIMIENTO NORMAL 217 preparación espinal es similar a la de gatos normales que caminan sobre una trotadora (40), en ambos los extensores de la rodilla y del tobillo se activan antes del contacto de la pata durante la fase de bipedestación. Esto demuestra que la extensión no es simplemente un reflejo que responde al contacto, sino que es parte de un programa central. Además, un gato con preparación espinal es capaz de reclutar completamente las unidades motoras de la médula espinal al intensificar la marcha de caminar a galopar (41). ¿Pueden los gatos con preparación espinal adaptar el ciclo del paso para evitar obstáculos? Sí. Si una varilla de vidrio toca la punta de la pata de un gato durante la fase de balanceo, se activa una respuesta de flexión en la pierna estimulada, con una extensión simultánea de la extremidad contralateral. Esto eleva la pierna oscilante sobre el obstáculo y proporciona un apoyo postural a la pierna opuesta. Curiosamente, la misma estimulación a la superficie dorsal de la pata durante la bipedestación origina un aumento de la extensión, tal vez para retirar la pata del obstáculo en forma rápida. Así, un estímulo idéntico a la piel activa funcionalmente conjuntos separados de músculos durante las diferentes fases del ciclo del paso, para compensar de manera apropiada los diferentes obstáculos que perturban el movimiento de la pata (40). Aunque los generadores de patrones medulares pueden producir patrones locomotores estereotipados y realizar ciertas funciones adaptativas, las vías descendentes de los centros superiores y el feedback sensorial de la periferia permiten la gran variación de patrones locomotores y la adaptabilidad a las condiciones de la actividad y del entorno. Influencias Descendentes Las influencias descendentes de los centros superiores del cerebro también son importantes para el control de la actividad locomotora. Una gran parte de la investigación se ha enfocado en identificar las funciones de los centros superiores en el control de la locomoción, tanto mediante la transección de cerebros de animales en el eje cerebroespinal como de la observación de los subsiguientes comportamientos locomotores (1). Las tres preparaciones que se estudian con más frecuencia son la espinal, la descerebrada y la decorticada (Fig. 11.5). En la preparación espinal (la cual puede realizarse de un modo en que solamente se permite 218 Sección III FUNCIONES MOTORAS Tronco encefálico Ganglios basales Cerebelo Corteza Médula espinal Preparación espinal Patrones de activación rítmicos casi normales entre y dentro de la extremidad. Modificación funcional de la acción refleja. Ejecución de otros movimientos rítmicos simultáneamente. Preparación descerebrada Preparación decorticada Mejor coordinación de Estabilidad dinámica. los patrones de Inicio de un activación. comportamiento racionalmente Resistencia al peso. normal, dirigido a un objetivo en el animal Propulsión activa. decorticado durante el periodo neonatal. Sistema sano Sistema de control locomotor adaptable para satisfacer los objetivos del animal en cualquier entorno. Figura 11.5. Las diferentes capacidades de marcha de las preparaciones de animales con lesiones en diversos puntos del eje cerebroespinal. (Adaptado de Patla AE. Understanding the control of human locomotion: a prologue. En: Patla AE., ed. Adaptability of human gait. Amsterdam: North-Holland, 1991: 7). la observación de las extremidades posteriores, o de las 4 extremidades como parte de la preparación), se necesita un estímulo externo para producir el comportamiento locomotor. Éste puede ser eléctrico o farmacológico. En la preparación descerebrada no se secciona la médula espinal, el tronco encefálico ni el cerebelo. Un área del tronco encefálico llamada región locomotora mesencefálica parece ser importante en el control descendente de la locomoción. Los gatos descerebrados no caminarán normalmente sobre una trotadora, pero comenzarán a caminar de forma habitual al aplicar una estimulación eléctrica tónica a la región locomotora mesencefálica (42). La resistencia al peso y una propulsión activa son características locomotoras que se pueden observar en esta preparación. Cuando la activación tónica estimula los circuitos medulares generadores de patrón, se produce, en el mejor de los casos, una mala caricatura de la marcha debido a la falta de influencias modificadoras importantes desde el tronco encefálico y del cerebelo. Esto se debe a que normalmente, dentro de cada ciclo del paso, el cerebelo envía señales reguladoras al tronco encefálico que son transmitidas a la médula espinal a través de las vías vestíbuloespinal, rubroespinal y retículoespinal, las que actúan directamente sobre las neuronas motoras, para perfeccionar los movimientos según las necesidades de la actividad (43). El cerebelo también puede tener una función muy importante en la modificación del ciclo del paso. Los experimentos sugieren que dos tractos participan en este proceso. Primero, se ha propuesto que el tracto espinocerebeloso dorsal envía la información desde los aferentes musculares al cerebelo y que se encuentra activo en las fases de la locomoción. Segundo, se ha planteado que el tracto Capítulo 11 espinocerebeloso ventral recibe información de las neuronas medulares sobre la respuesta del generador de patrón central y que también la envía al cerebelo (44, 45). También es posible que el cerebelo tenga una función adicional en la regulación del ciclo del paso. Se ha sugerido que también podría modificar esa actividad, no para corregir un error sino que para cambiar los patrones de marcha (46). Por ejemplo, cuando un animal atraviesa un terreno disparejo, debe levantar las patas más o menos dependiendo de las señales visuales de los obstáculos encontrados. El patrón de la respuesta muscular puede transformarse de la siguiente forma. Primero, el ritmo locomotor se transmite al cerebelo, el cual extrapola los hechos para especificar cuando ocurrirá la siguiente flexión (o extensión). Luego, el cerebelo enviaría las órdenes descendentes originadas de los impulsos visuales para alterar la fase de flexión (o extensión) exactamente en el momento correcto (46). En la preparación decorticada tampoco se seccionan los ganglios basales, sólo se retira la corteza cerebral. En esta preparación, no se necesita un estímulo externo para generar el comportamiento locomotor, el cual es racionalmente normal y se dirige a un objetivo. Sin embargo, la corteza es importante en habilidades como caminar sobre terreno disparejo. Feedback Sensorial y Adaptación de la Marcha Uno de los requisitos de la locomoción normal es la capacidad de adaptar la marcha a un conjunto muy variable de entornos. La información sensorial de todos los sentidos es fundamental para la capacidad de modificar la forma de caminar. En los animales, cuando se elimina toda la información sensorial, los patrones de marcha tienden a ser muy lentos y estereotipados. El animal no puede mantener el equilibrio ni modificar sus patrones de marcha para hacerla verdaderamente funcional. La marcha atáxica es una consecuencia común entre los pacientes con pérdida sensorial, en particular con una pérdida de la información propioceptiva de las extremidades inferiores (47). Existen dos maneras de controlar el equilibrio durante la locomoción: de forma reactiva y proactiva. Se emplea el modo reactivo cuando, por ejemplo, se produce una perturbación inesperada, como una caída o un tropezón. Se emplea el modo proactivo para predecir obstáculos potenciales a la CONTROL DEL MOVIMIENTO NORMAL 219 marcha y para modificar la forma de sentir y moverse a fin de minimizar el trastorno. Al igual que en el control postural, los sistemas somatosensorial, visual y vestibular tienen una función en el control reactivo y proactivo de la locomoción. La siguiente sección describe la forma en que se utiliza la información sensorial para modificar la marcha en curso. ESTRATEGIAS REACTIVAS PARA MODIFICAR LA MARCHA Los tres sistemas sensoriales (somatosensorial, visual y vestibular) contribuyen al control reactivo o de feedback de la marcha. La investigación con animales y humanos ha contribuido al conocimiento de los aportes somatosensoriales a la marcha. Sistema Somatosensorial Los investigadores han demostrado que aquellos animales en los que se ha practicado tanto una preparación espinal como un corte de las aferencias pueden generar en forma continua contracciones alternantes rítmicas en los músculos de todas las articulaciones de la pierna, con un patrón similar al visto en el ciclo del paso normal (43). ¿Significa esto que la información sensorial no tiene ninguna función en el control de la locomoción? No. Aunque estos experimentos han demostrado que los animales aún pueden caminar sin feedback sensorial de las extremidades, los movimientos muestran diferencias características de aquellos de un animal normal. Estas diferencias nos ayudan a comprender la función que tiene el impulso sensorial en el control de la locomoción (33). Primero, la información sensorial proveniente de las extremidades contribuye a una frecuencia del paso apropiada. Por ejemplo, la duración del ciclo del paso es considerablemente mayor en el gato sin aferencias que en el gato espinal crónico sin interrupción de las aferencias (33). Segundo, los receptores articulares parecen tener una función esencial en la locomoción normal: la posición de la articulación de la cadera ipsilateral ayuda al inicio de la fase de balanceo (33, 48). Tercero, como se mencionó anteriormente, la información cutánea de la pata del gato espinal crónico ejerce una poderosa influencia sobre el generador de patrón medular al ayudarlo a transitar sobre los obstáculos (40). 220 Sección III FUNCIONES MOTORAS Cuarto, los aferentes Ib del órgano tendinoso de Golgi (OTG) de los extensores de la pierna también pueden influir enormemente en la sincronización del ritmo locomotor, al inhibir el inicio de actividad del flexor y estimular la acción del extensor. Una disminución en su actividad al final de la fase de bipedestación podría regular la transición de bipedestación a balanceo. Se debe observar que esta actividad de los OTG es exactamente opuesta a su función cuando se activan pasivamente, en el momento en que el animal está en reposo. En tal situación, los OTG inhiben su propio músculo y excitan los antagonistas, mientras que durante la locomoción excitan su propio músculo e inhiben los antagonistas (49). La investigación con seres humanos, similar a la realizada con animales, ha demostrado que los reflejos se modifican enormemente en la locomoción durante cada etapa del ciclo del paso, a fin de adaptarlos funcionalmente a las necesidades de cada fase (50). Los reflejos de estiramiento de los extensores del tobillo son reducidos en la primera parte de la fase de bipedestación de la locomoción, puesto a que en este momento el cuerpo rota sobre el pie y extiende los extensores del tobillo. Un reflejo exaltado en esta fase del ciclo del paso disminuiría o incluso revertiría el impulso anterior (50). Por otra parte, el reflejo de estiramiento es exaltado cuando el centro de gravedad se encuentra frente al pie durante la última parte de la fase de bipedestación, ya que en este momento el reflejo puede ayudar a impulsar el cuerpo hacia delante (50). Esta modificación por fases del reflejo de estiramiento se adapta bien a las necesidades de la actividad de la locomoción en comparación con la bipedestación. Los aumentos de dicho reflejo se reducen más al correr, probablemente debido a que durante esta actividad un gran incremento de la respuesta refleja desestabilizaría la marcha. Los cambios en el aumento del reflejo del estiramiento se producen rápidamente (dentro de 150 ms) cuando una persona pasa de una bipedestación a caminar o a correr (50). Como se demostró en la investigación con gatos, los reflejos cutáneos efectivamente presentaron una completa transformación de la excitación a la inhibición durante las diferentes fases del ciclo del paso. Por ejemplo, en la primera parte de la fase de balanceo, cuando al tibial anterior (TA) está activo, el pie se encuentra en el aire y se esperaría una pequeña cantidad de impulsos cutáneos, a no ser que el pie toque un objeto. Si esto sucede, se necesitaría una rápida flexión para levantarlo sobre el objeto a fin de evitar un tropezón; en este caso, el reflejo es excitatorio para el TA. Sin embargo, en el segundo periodo de activación del TA, el pie está a punto de apoyarse en el suelo, momento en que se produciría una gran cantidad de impulso cutáneo. Ahora una flexión no sería apropiada, ya que la extremidad es necesaria para sostener el cuerpo. Además, en este momento, el reflejo presenta una inhibición del TA (50). Estos estudios han demostrado que los reflejos medulares pueden integrarse en forma apropiada a las diferentes fases del ciclo del paso para permanecer funcionalmente adaptativos. Se obtiene el mismo resultado con la integración de los ajustes posturales compensatorios automáticos al ciclo del paso. Se realizaron estudios en los que los individuos caminaban por una plataforma que podía ser perturbada en distintos puntos del ciclo del paso. Los resultados mostraron que las respuestas posturales automáticas se incorporaban apropiadamente a las diferentes fases del ciclo del paso (51). Por ejemplo, las respuestas posturales musculares se activaban a latencias de 100 ms en los gemelos cuando este músculo se estiraba más rápido de lo normal en respuesta a desplazamientos posteriores de la superficie que inclinaban el cuerpo hacia delante. Esto ayudó a disminuir la tasa de progresión corporal para realinear el centro de gravedad con el desplazamiento posterior del pie en apoyo. De forma similar, el tibial anterior reaccionó al contraerse en una forma más lenta de lo normal, debido a desplazamientos anteriores de la superficie que deslizaban el cuerpo hacia atrás. Esto ayudó a aumentar la tasa de progresión para realinear el cuerpo con el pie desplazado hacia delante. VISIÓN El trabajo con humanos sugiere que existen diversas maneras en que la visión modifica la locomoción mediante el feedback. Primero, las señales del flujo visual ayudan a determinar la velocidad de la locomoción (52). Los estudios han demostrado que si se dobla la tasa de flujo óptico de las personas cuando caminan, el 100% sentirá que la longitud de su pisada ha aumentado. Además, cerca de la mitad de los individuos percibirá que la fuerza ejercida en cada paso es menor a la normal. No obstante, otras personas percibirán que casi han doblado la frecuencia de sus pasos (53). Las señales del flujo visual también influyen en la alineación del cuerpo en relación con la Capítulo 11 gravedad y el entorno al caminar (54). Por ejemplo, cuando los investigadores inclinaron la habitación donde se encontraba una persona que corría en una trotadora, la persona dobló el tronco en la dirección del desnivel para compensar la ilusión óptica de una inclinación corporal en la dirección opuesta (54). SISTEMA VESTIBULAR Una parte importante del control de la locomoción es la estabilización de la cabeza, ya que contiene dos de los sensores más importantes para el control de la locomoción: el sistema vestibular y el visual (55). Los otolitos, el sáculo y el utrículo detectan el ángulo de la cabeza en relación con la gravedad, y el sistema visual también nos entrega el llamado vertical visual. Los adultos parecen estabilizar la cabeza, y por lo tanto la mirada, al asociar la inclinación de la rotación (hacia delante) con el desplazamiento vertical de la cabeza para darle estabilidad en el plano sagital (56, 57). La cabeza se estabiliza con una precisión (dentro de algunos grados) que es compatible con la eficiencia del reflejo vestíbuloocular, un importante mecanismo para estabilizar la mirada durante el movimiento de la cabeza. Se ha propuesto que durante movimientos complejos, como caminar, el control postural no se organiza desde la superficie de apoyo hacia arriba, lo que se denomina modo ascendente, sino que se organiza en relación con el control de la mirada, es decir, en un modo descendente (55). Así, de dicho modo, los movimientos de la cabeza son independientes de los del tronco. Se ha demostrado que el proceso de estabilización de la cabeza se deteriora en pacientes con lesiones laberínticas bilaterales. ESTRATEGIAS PROACTIVAS Las estrategias proactivas para adaptar la marcha se centran en el uso de los impulsos sensoriales para modificar los patrones de marcha. Estas estrategias se utilizan de dos formas distintas en la transformación y adaptación de la marcha. Primero, se emplea la visión proactivamente para identificar obstáculos potenciales del entorno y para transitar alrededor de ellos. Segundo, se utiliza la predicción para estimar los posibles efectos desestabilizadores de actividades simultáneas como cargar un objeto al caminar, y se realizan las modificaciones anticipatorias correspondientes (58). El control visual proactivo de la locomoción CONTROL DEL MOVIMIENTO NORMAL 221 se ha clasificado en estrategias de retirada y de acomodación (58). Las estrategias de retirada incluyen: (a) cambiar la colocación del pie; (b) aumentar la elevación del suelo para evitar un obstáculo; (c) cambiar la dirección de la marcha, cuando se percibe que no es posible pasar sobre los objetos; y (d) detenerse. Las estrategias de acomodación implican modificaciones a mayor plazo, como reducir la longitud del paso al caminar sobre una superficie de hielo o cambiar el poder propulsor de los músculos del tobillo a los de la cadera y rodillas al subir escalas (58). La mayoría de las estrategias de retirada pueden realizarse efectivamente en el ciclo del paso. Existe una excepción al cambiar de dirección, se requiere la planificación de un ciclo por adelantado. Se ha sugerido que existen diversas normas asociadas con el cambio del apoyo del pie. Por ejemplo, cuando es posible se aumenta la longitud del paso en vez de acortarla, y el pie se ubica dentro y no fuera de un obstáculo, mientras no tenga que cruzar la línea media del cuerpo (58). Adaptar las estrategias para posicionar el pie no implica simplemente cambiar la amplitud de los patrones locomotores normales, sino que es un proceso complejo y específico a una actividad. Aportes No Neurales a la Locomoción Hasta ahora, se han examinado los aportes neurales al control de la locomoción, pero también existen importantes contribuciones musculoesqueléticas y ambientales. Los análisis biomecánicos de la locomoción del gato han determinado los aportes de las fuerzas musculares y no musculares a la generación de la dinámica de la marcha (59-63). Esto implica un tipo de análisis cinético denominado dinámica inversa. Para comprender más sobre este método, consulte el recuadro de la página siguiente. Como se ha mencionado en capítulos anteriores, las fuerzas no musculares, como la gravedad, tienen una función en la producción de todo movimiento. Cuando se utiliza un análisis de dinámica inversa de la dinámica de la extremidad, es posible determinar la importancia relativa de los aportes musculares y no musculares. Por ejemplo, durante la locomoción, cada segmento de la extremidad posterior del gato está sujeto a un complejo conjunto de fuerzas musculares y no musculares. Los cambios en la velocidad producen alteraciones en los patrones interactivos de los componentes del torque (59, 63). Muy a menudo, en 222 Sección III FUNCIONES MOTORAS FICHA TÉCNICA 1 Análisis Cinético: Dinámica Inversa La DINÁMICA INVERSA es un proceso que permite que los investigadores calculen los momentos articulares de fuerza (torque) responsables del movimiento, en este caso, de la locomoción. Los investigadores comienzan con el desarrollo de un modelo fiable del cuerpo utilizando medidas antropométricas como la masa de los segmentos, el centro de gravedad, los centros articulares y los momentos de inercia. Debido a que es difícil calcular estas variables en forma directa, usualmente se obtienen de tablas estadísticas basadas en la altura, peso y sexo de la persona (28). Al utilizar una información cinemática extremadamente exacta de la trayectoria de la extremidad durante el ciclo del paso, en combinación con un modelo fiable, los investigadores pueden calcular el torque que actúa en cada segmento del cuerpo. Luego pueden dividir el torque neto en aquellos componentes que se deben a la gravedad, a la interacción mecánica entre los segmentos (torques dependientes del movimiento) y a un torque muscular generalizado. Este tipo de análisis permite que los investigadores evalúen las funciones de las fuerzas musculares y no musculares en la generación del movimiento (27). la locomoción del gato se producen torques extensores altamente pasivos en una articulación, los cuales deben ser contrarrestados por torques flexores activos generados por los músculos, cuando el animal se mueve a cierta velocidad o se encuentra en una parte determinada del ciclo del paso. Cuando se aumenta la velocidad o el animal avanza a otra etapa del ciclo, los torques pasivos que deben contrarrestarse cambian completamente. ¿Cómo se produce el diálogo entre las propiedades pasivas del sistema y el patrón neural que genera los circuitos? Esto aún no está claro, aunque la descarga de los receptores somatosensoriales participa en dicho proceso (61-63). Lo que revela el análisis dinámico de los movimientos de la extremidad es la complejidad de la interacción entre las fuerzas activas y pasivas. Los resultados de estos estudios sugieren que en la locomoción normal se produce una interacción continua entre los generadores centrales de patrones y las señales descendentes. Los centros superiores contribuyen a la locomoción mediante la modificación de feedforward de los patrones en respuesta a los objetivos del individuo y a las necesidades del entorno. Como se señaló brevemente con anterioridad, los impulsos sensoriales también son esenciales para la regulación de feedback y de feedforward de la actividad locomotora para adaptarla a las cambiantes condiciones ambientales. Inicio de la Marcha y Cambio de Velocidades ¿Cómo empezamos a caminar? Antes de describir el inicio de la marcha, hagamos un experimento. MÓDULO DE APRENDIZAJE ACTIVO Levántese y párese al lado de una pared, que su hombro toque la pared. Primero trate de empezar a caminar con el pie que está al lado de la pared. ¿No hubo ningún problema? ¿Observó cuáles músculos se contrajeron y relajaron? ¿En que forma notó que se movía su cuerpo en el proceso de prepararse para dar un paso? Ahora, trate de comenzar a caminar con el pie que está lejos de la pared. ¿Qué pasó? ¿Advirtió que tenía más problemas, porque no pudo cambiar el peso fácilmente (64)? Los análisis confirman lo que sin duda observó en su propio experimento: el inicio de la marcha desde la bipedestación inmóvil comienza con la relajación de músculos posturales específicos, los gemelos y el sóleo (65, 66). De hecho, el comienzo de la marcha tiene la apariencia Capítulo 11 Centro de presión EDI Pulgadas BTD EDD Pulgadas Figura 11.6. La trayectoria del centro de presión durante el inicio de la marcha desde una bipedestación equilibrada y simétrica. Antes del movimiento, el centro de presión se sitúa entre ambos pies. (Adaptado de Mann RA., Hagy JL., White V., Liddell D. The initiation of gait. J. Bone Joint Surg. 1979; 61-A: 232-239). de una simple inclinación anterior y de la recuperación del equilibrio al dar un paso. Esta disminución en la activación de los gemelos y del sóleo es seguida por la activación del tibial anterior, el cual ayuda a la dorsiflexión y traslada el CG hacia delante en preparación para la elevación de los dedos. Pero, como debe haber advertido, y como lo confirma la investigación reciente sobre el tema, el inicio de la marcha es más que una simple inclinación. Al trazar el centro de presión durante el inicio de la marcha en los adultos normales, se presenta la siguiente secuencia de sucesos. Antes del comienzo del movimiento, el centro de presión se ubica justo después del tobillo y en medio de ambos pies (Fig. 11.6). Cuando la persona empieza a moverse, el centro de presión se mueve primero hacia atrás en forma diagonal a la extremidad oscilante y luego se desplaza a la extremidad en bipedestación y hacia delante. El movimiento del centro de presión hacia la extremidad en bipedestación sucede simultáneamente con la flexión de cadera y rodilla y la dorsiflexión del tobillo a medida que la extremidad oscilante se prepara para la elevación de los dedos. Luego se mueve rápidamente hacia la extremidad en bipedestación. La elevación de los dedos de la extremidad oscilante se produce cuando CONTROL DEL MOVIMIENTO NORMAL 223 el centro de presión cambia de un desplazamiento lateral a uno anterior en el pie en apoyo. ¿Por qué al inicio de la marcha el centro de presión se desplaza primero a la extremidad oscilante? Se ha planteado que ésta es una estrategia para poner al centro de gravedad en movimiento, lo que permitiría su propulsión para ayudar a crear la pérdida de equilibrio que produce el primer paso (67). ¿Cuáles patrones neurales se correlacionan con estos desplazamientos del centro de presión? A medida que éste se mueve hacia atrás en dirección a la extremidad oscilante, ambas extremidades se equilibran contra el balanceo posterior con la activación de los músculos anteriores de la pierna y del muslo, el tibial anterior (TA) y el cuádriceps. Luego, la subsiguiente activación del TA origina la dorsiflexión del tobillo en bipedestación, apoyando la extremidad, a medida que el cuerpo se mueve hacia delante en preparación para la elevación de los dedos. Se activan los músculos anteriores del muslo para evitar que la rodilla se flexione a fin de que la pierna avance como una unidad. La activación de los abductores de la cadera contrarresta la inclinación lateral de la pelvis hacia el lado de la extremidad oscilante cuando ésta no sostiene el peso. Además, la activación de los peroneos estabiliza el tobillo en bipedestación. Después de la elevación de los dedos, los gemelos y los isquiotibiales de la pierna en bipedestación son empleados para impulsar el cuerpo hacia delante (66, 67). ¿Cuánto tiempo después del inicio de la marcha demora alcanzar una velocidad estable? Una condición estable se logra dentro de uno (68) a tres pasos (67, 69), dependiendo de la magnitud de la velocidad que se desea alcanzar. LA MARCHA EN ESCALAS Comprender los requisitos sensoriales y motores asociados con el caminar en escalas es esencial para recuperar esta habilidad. Las escalas representan un riesgo importante incluso para la población sin discapacidades. El caminar por ellas es la causa del mayor porcentaje de las caídas que ocurren en lugares públicos, donde cuatro de cinco caídas suceden durante el descenso (70). Transitar en escalas es parecido a caminar sobre superficies niveladas en el aspecto en que implica movimientos alternantes recíprocos y estereotipados de las extremidades inferiores (71). Al igual que la locomoción, el traslado efectivo sobre las escalas tiene tres requisitos: la generación de fuerzas principalmente concéntricas para 224 Sección III FUNCIONES MOTORAS impulsar el cuerpo para subir, o bien, de fuerzas excéntricas para controlar el descenso del cuerpo al bajar (progresión), mientras se controla el centro de gravedad dentro de una base de apoyo que cambia constantemente (estabilidad); y, la capacidad de adaptar las estrategias utilizadas para la progresión y la estabilidad para adecuarse a los cambios en el ambiente de la escala, como altura, ancho y la presencia o ausencia de barandas (adaptación) (72). La información sensorial es importante para controlar la posición del cuerpo en el espacio (estabilidad) y para identificar los aspectos fundamentales del entorno de la escala a fin de poder programar las estrategias motoras apropiadas (adaptación). Los investigadores han demostrado que los individuos normales cambian las estrategias motoras empleadas para transitar por escalas cuando se alteran las señales sensoriales sobre las características de ésta (70, 71). En forma similar a la marcha, se ha dividido el subir escalas en dos fases, una de bipedestación que dura aproximadamente el 64% de todo el ciclo, y una fase de balanceo que dura el 36% del ciclo. Además, cada etapa se ha subdividido para reflejar los objetivos que se deben alcanzar durante cada una de ellas. Ascenso Durante el ascenso, la fase de bipedestación se subdivide en recepción del peso, ascenso y continuidad anterior; mientras que el balanceo se divide en las etapas de elevación y apoyo del pie. Durante la bipedestación, la recepción del peso se inicia con la parte media y frontal del pie. El ascenso se produce por la actividad de los extensores de la rodilla y del tobillo, principalmente contracciones concéntricas del vasto externo y del sóleo. El ascenso de escalas difiere de dos formas del caminar en superficies planas: (a) las fuerzas necesarias para subir son dos veces mayores a aquéllas necesarias para controlar una marcha nivelada; y (b) los extensores de la rodilla generan la mayor parte de la energía para la progresión del cuerpo durante el ascenso de escalas (72). Finalmente, durante la fase de continuidad anterior de la bipedestación, el tobillo genera fuerzas anteriores y ascendentes; sin embargo, al caminar por escalas, la fuerza de dicha articulación no es la principal fuente de poder tras la progresión. En cuanto al control del equilibrio durante el ascenso de escalas, la mayor inestabilidad se produce con la elevación contralateral de los dedos, cuando la pierna ipsilateral recibe el peso completo del cuerpo, y las articulaciones de la cadera, rodilla y tobillo están flexionadas (72). Los objetivos de la fase de balanceo en el ascenso de escalas son similares a la marcha en terrenos planos e incluyen la elevación del pie y su apropiada colocación para que el peso pueda ser recibido por la siguiente fase de bipedestación. La elevación del pie se logra mediante la activación del tibial anterior, la dorsiflexión del pie y la activación de los isquiotibiales, que flexionan la rodilla. El recto femoral se contrae excéntricamente para invertir este movimiento en el balanceo medio. La pierna oscilante sube y avanza mediante la activación de los flexores de la cadera de la pierna oscilante y el movimiento de la pierna contralateral en bipedestación. El apoyo plantar final es controlado por los extensores de la cadera y los dorsiflexores del tobillo (72). Descenso El subir escalas se realiza mediante las contracciones concéntricas del recto femoral, el vasto externo, el sóleo y el gemelo medial. En cambio, el descenso se logra mediante las contracciones excéntricas de estos mismos músculos, los cuales trabajan para controlar el cuerpo con relación a la fuerza de gravedad. La fase de bipedestación del descenso de escalas se subdivide en recepción del peso, continuidad anterior y control de la bajada, mientras que el balanceo comprende dos fases: oscilación de la pierna y preparación para el apoyo plantar (71, 72). La fase de recepción del peso se caracteriza por la absorción de energía en el tobillo y la rodilla mediante la contracción excéntrica del tríceps sural, el recto femoral y del vasto externo. La absorción de la energía durante esta etapa es fundamental, ya que se han registrado fuerzas que llegan a doblar el peso corporal cuando la extremidad oscilante hace el primer contacto con la escala. La activación de los gemelos antes de dicho contacto es responsable de amortiguar el aterrizaje (71). La fase de continuidad anterior refleja el movimiento progresivo del cuerpo y precede a la fase de bajada controlada de la bipedestación. El descenso del cuerpo es controlado principalmente por la contracción excéntrica del cuádriceps, y en menor grado, por la contracción excéntrica del sóleo. Durante el balanceo, la pierna oscila gracias a la activación de los flexores de la cadera. Sin Capítulo 11 embargo, en el balanceo medio, se revierte la flexión de la cadera y de la rodilla y las tres articulaciones se extienden en preparación para el apoyo plantar. El contacto se realiza con el borde lateral del pie y se asocia con la actividad del tibial anterior y de los gemelos, previa al contacto del pie. Adaptación de los Patrones de Marcha en Escalas a los Cambios en las Señales Sensoriales Los investigadores han demostrado que las personas neurológicamente sanas adaptan las estrategias motoras que utilizan para subir y bajar escalas en respuesta a los cambios de la información sensorial de la actividad. De este modo, cuando los individuos normales usan grandes cuellos ortopédicos que obstruyen su visión de las escalas, se reduce la activación anticipatoria de los gemelos previa al contacto del pie. Esta actividad anticipatoria disminuye aún más cuando el individuo tiene los ojos vendados (71). En este estudio, los individuos aún efectuaban un suave aterrizaje al cambiar la estrategia de control utilizada para bajar escalas. Se movían en forma más lenta, prolongando el periodo de balanceo y utilizando la extremidad en bipedestación para controlar el aterrizaje. La elevación y el apoyo del pie son aspectos esenciales de las estrategias motoras empleadas para bajar escalas en forma segura. Una buena información visual sobre la altura de la escala es fundamental. Cuando los individuos normales usan lentes de visión borrosa y son incapaces de definir claramente el borde del peldaño, reducen la velocidad y modifican las estrategias motoras para aumentar la elevación del pie y colocarlo más atrás en el peldaño para asegurar un mayor margen de seguridad (70). De esta forma, la información del sistema visual sobre la altura del peldaño parece ser necesaria para la óptima programación de las estrategias motoras utilizadas para transitar en escalas. OTROS TIPOS DE MOVIMIENTOS Aunque con frecuencia el movimiento es considerado solamente en relación con la marcha o la locomoción, existen muchos otros aspectos de éste que son esenciales para la independencia en las actividades de la vida diaria. La capacidad para cambiar de posiciones, sea moviéndose de sedente a bípedo, girando, levantándose de una cama o CONTROL DEL MOVIMIENTO NORMAL 225 trasladándose de una silla a otra, es una parte fundamental del movimiento. Estos distintos tipos de actividades motoras a menudo son agrupados y denominados actividades de transferencia. Reentrenar la función motora en el paciente con una deficiencia neurológica implica la recuperación de estas diversas habilidades motoras. Esto requiere el conocimiento de: (a) las características esenciales de la actividad; (b) las estrategias sensoriales y motoras que los individuos normales utilizan habitualmente para realizarla; y, (c) las adaptaciones necesarias para las cambiantes características del entorno. Todas las actividades motoras tienen en común tres requisitos esenciales: el movimiento en la dirección deseada (progresión), el control postural (estabilidad), y la capacidad para adaptarse a las cambiantes condiciones de la actividad y del entorno (adaptación). Las siguientes secciones examinan brevemente algunas investigaciones sobre estos otros aspectos de la función motora. Como se podrá observar, en comparación con la gran cantidad de investigaciones sobre la marcha normal, se han efectuado relativamente pocos estudios que analizan estos otros aspectos de la función motora. Transferencias Las transferencias representan un importante aspecto de la función motora. No es posible caminar sin poder levantarse de una silla o de una cama. La incapacidad para cambiar de posición en forma segura e independiente representa un enorme obstáculo para la recuperación del movimiento normal. Varios investigadores han estudiado las capacidades de transferencia desde una perspectiva biomecánica. Como resultado, se sabe bastante sobre las estrategias motoras normales utilizadas por adultos neurológicamente sanos al realizar estas actividades. Sin embargo, el uso de un método biomecánico ha entregado poca información sobre las estrategias perceptivas asociadas con estas diversas actividades. Además, puesto que la mayor parte del tiempo los individuos que participan en las investigaciones se limitan a efectuar la tarea de una manera unificada, se cuenta con pocos conocimientos de las formas en que las estrategias sensoriales y motoras se modifican en respuesta a las cambiantes necesidades de la actividad y del entorno. 226 Sección III FUNCIONES MOTORAS Sedente a Bípedo Los comportamientos sedente a bípedo (SAB) surgen de la interacción entre las características de la actividad, el individuo y de las limitaciones impuestas por el ambiente. Mientras que la biomecánica del comportamiento SAB ha sido descrita, existen muchas preguntas importantes que aún no han sido estudiadas por los investigadores del control motor. Por ejemplo, ¿de qué manera varían los movimientos implicados en el SAB como una función de la velocidad de la acción, de las características del apoyo, incluyendo la altura de la silla, la resistencia del asiento o la presencia o ausencia de apoyabrazos? Además, ¿los requisitos de la actividad varían dependiendo de la naturaleza de la acción que se realizará inmediatamente después? Es decir, ¿nos paramos en forma diferente si vamos a caminar en vez de estar de pie inmóviles? ¿Qué información perceptiva es esencial para establecer estrategias motoras efectivas al realizar el SAB? Las características esenciales de la actividad del SAB incluyen: (a) generar el suficiente torque articular necesario para levantarse (progresión); (b) asegurar la estabilidad al mover el centro de gravedad desde una base de apoyo (la silla) a una base de apoyo definida solamente por los pies (estabilidad); y (c) la capacidad de modificar las Figura 11.7. Diagrama de las cuatro fases del movimiento sedente a bípedo, se muestran los patrones cinemáticos y EMG asociados con cada fase. (Adaptado de Milington PJ., Myklebust BM., Shambes GM. Biomechanical analysis of the sit-to-stand motion in elderly persons. Arch. Phys. Med. Rehabil. 1992; 73: 609-617). estrategias motoras utilizadas para lograr estos objetivos dependiendo de las limitaciones ambientales, como la altura de la silla, la presencia de apoyabrazos y la suavidad de la silla (adaptación). La actividad del SAB se ha dividido en diferentes fases, sean dos, tres o cuatro, dependiendo del investigador. Cada fase posee sus propios requisitos de movimiento y estabilidad. En la Figura 11.7 se ilustra un modelo de cuatro fases de la actividad del SAB (73, 74), ésta también presenta los datos cinemáticos y EMG de un individuo normal realizando esta tarea. La primera fase, denominada traslado del peso o etapa del impulso de flexión, comienza con la generación de impulso anterior en la parte superior del cuerpo mediante la flexión del tronco. El cuerpo se encuentra bastante estable durante esta fase debido a que el centro de gravedad (CG), aunque se mueve hacia delante, aún se encuentra dentro de la base de apoyo del asiento y de los pies. La actividad muscular incluye la activación del erector espinal, el cual se contrae en forma excéntrica para controlar el movimiento anterior del tronco (73, 74). La Fase 2 comienza cuando las nalgas dejan el asiento e implica el traslado del impulso de la mitad superior a todo el cuerpo, permitiendo la elevación corporal (74). Implica un movimiento Capítulo 11 tanto horizontal como vertical y es considerada una fase de transición esencial. Los requisitos de estabilidad son precisos ya que es durante esta etapa que el CG corporal se traslada desde la base de apoyo de la silla a la de los pies. El cuerpo está inherentemente inestable durante este periodo ya que el CG se localiza lejos del centro de fuerza. Gracias a que el cuerpo ha desarrollado el impulso antes del despegue, la elevación vertical del cuerpo puede lograrse con poca fuerza muscular de las extremidades inferiores (74). La actividad muscular en esta fase se caracteriza por la coactivación de los extensores de la cadera y de la rodilla, como se puede apreciar en la Figura 11.7. La fase 3 de la actividad del SAB se denomina fase de despegue o de extensión, y se caracteriza por la extensión de las caderas y rodillas. El objetivo de esta etapa es principalmente mover el cuerpo en forma vertical; los requisitos de estabilidad son menores que en la fase 2 puesto que el CG se encuentra dentro de la base de apoyo de los pies (74). La fase final del SAB es la fase de estabilización y corresponde al periodo que sigue a la extensión completa, cuando se concluye el movimiento que depende de la actividad y se logra la estabilidad corporal en una posición vertical. El SAB requiere la generación de fuerzas propulsoras en dirección horizontal y vertical. No obstante, la fuerza propulsora horizontal responsable de mover el CG anterior sobre la base de apoyo del pie debe cambiar a un impulso de control para detener el cuerpo. El control del impulso horizontal comienza incluso antes del despegue del asiento. Así, parece existir una relación preprogramada entre la generación y el control de las fuerzas para la actividad del SAB. Sin esta coordinación entre las fuerzas propulsoras y de control, la persona podría caer fácilmente hacia delante adoptando la posición vertical. El desplazamiento horizontal del CG parece ser constante a pesar de los cambios en la velocidad del SAB (73). Regular la trayectoria horizontal del CG es probablemente la característica invariable que se controla en el SAB para asegurar la mantención de la inestabilidad durante la elevación vertical del cuerpo. Esta estrategia podría ser considerada como una estrategia de transferencia del impulso y su uso requiere (a) una fuerza y coordinación adecuada para generar el movimiento de la parte superior del cuerpo antes del despegue; (b) la capacidad de contraer excéntricamente los músculos del tronco y CONTROL DEL MOVIMIENTO NORMAL 227 de las caderas, a fin de aplicar las fuerzas de control para disminuir la velocidad de la trayectoria horizontal del CG; y (c) la contracción concéntrica de los músculos de cadera y rodilla para generar las fuerzas propulsoras verticales que levantan el cuerpo (74). Lograr el SAB usando una estrategia de transferencia del impulso requiere un equilibrio entre los requisitos de estabilidad y los de fuerza. La generación y transferencia del impulso entre la mitad superior y todo el cuerpo reduce el requisito de fuerza de las extremidades inferiores debido a que el cuerpo ya está en movimiento cuando comienza a levantarse. Por otra parte, el cuerpo se encuentra en una precario estado de equilibrio durante la etapa de transición cuando se transfiere el impulso. Una estrategia alternativa que asegura una mayor estabilidad pero que requiere una mayor cantidad de fuerza para lograr el despegue implica la suficiente flexión del tronco para colocar el CG dentro de la base de apoyo de los pies antes del despegue. Sin embargo, el cuerpo no posee impulso alguno en el momento del despegue. Esta estrategia ha sido denominada estrategia del impulso cero y necesita la generación de fuerzas mayores en las extremidades inferiores a fin de que el cuerpo adopte una posición vertical (74). Otra estrategia común utilizada por muchos adultos mayores y por personas con deficiencias neurológicas implica el uso de apoyabrazos para ayudar al SAB. El uso de los brazos contribuye a lograr los requisitos de estabilidad y de generación de fuerza de esta actividad. Comprender las diferentes estrategias que pueden utilizarse para lograr el SAB, incluyendo el equilibrio entre la fuerza y la estabilidad, ayudará al terapeuta a reentrenar este comportamiento en el paciente con trastorno neurológico. Por ejemplo, la estrategia del impulso cero puede ser más apropiada para el paciente con una patología cerebelosa que no tiene dificultades con la generación de fuerza, pero que tiene un problema grave con el control de la estabilidad. Por otra parte, el paciente con hemiparesia, que es muy débil, puede necesitar depender más de la estrategia del impulso para alcanzar la posición vertical. La persona anciana débil que es frágil e inestable puede necesitar depender de apoyabrazos para realizar el SAB. Supino a Bípedo La capacidad para tomar una posición bípeda desde supino es un hito importante en las 228 Sección III FUNCIONES MOTORAS habilidades motoras. Esta facultad se enseña a diversos tipos de personas con deficiencias neurológicas, desde niños pequeños con discapacidades de desarrollo que aprenden a pararse y a caminar por primera vez, a personas ancianas débiles propensas a caer. Las estrategias motoras utilizadas por individuos normales que se mueven de supino a bípedo han sido analizadas por una cantidad de investigadores. Una importante pregunta teórica tratada por ellos se relaciona con la posibilidad de que ponerse de pie desde una posición supina sigue un desarrollo progresivo, y si a la edad de 4 o 5 años surge la forma madura, o adulta, y permanece a través de la vida (75). Los investigadores han estudiado las estrategias motoras supinas a bípedas en niños, de 4 a 7 años, y en adultos jóvenes, de 20 a 35 años (76). Descubrieron que mientras existía una leve tendencia hacia estrategias específicas a la edad para moverse de supino a bípedo, también había una gran variabilidad entre individuos de la misma edad. Sus hallazgos no parecen apoyar la tradicional suposición de un único patrón supino a bípedo maduro, el cual surge después de los 5 años. En la Figura 11.8 se ilustran las tres estrategias motoras más comunes para moverse de supino a bípedo. Al analizar los métodos utilizados, el cuerpo se divide en tres componentes, extremidades superiores, extremidades inferiores y eje, que incluye el tronco y la cabeza. Luego se describen las estrategias motoras con relación a las diversas combinaciones de patrones motores dentro de cada uno de estos segmentos. La investigación en adultos jóvenes sugiere que el patrón más común usado implica el uso de patrones motores simétricos del tronco y extremidades y el uso de una posición en cuclillas asimétrica para alcanzar la posición vertical (Fig. 11.8A). Sin embargo, sólo un cuarto de los individuos estudiados usaba esta estrategia. El segundo patrón motor más común implicó una posición en cuclillas asimétrica al levantarse (11.8B), mientras que la tercera estrategia más frecuente involucró el uso asimétrico de las extremidades superiores, una rotación parcial del tronco y la obtención de la bipedestación usando una posición de caballero (11.8C). Estudios adicionales han descrito los patrones motores usados para ponerse de pie desde supino en adultos de mediana edad, de 30 a 39 años, y han encontrado algunas diferencias en las estrategias motoras en comparación con los adultos más jóvenes (77). Además, este estudio observó el efecto de los niveles de actividad física en las estrategias usadas para levantarse. Los resultados descubrieron que las estrategias utilizadas para levantarse son influidas por los factores del estilo de vida, incluyendo el nivel de actividad física. Probablemente muchos factores contribuyen a determinar el tipo de estrategia motora empleada para moverse de supino a bípedo. En forma Figura 11.8. Las tres estrategias motoras más comunes identificadas entre adultos jóvenes para moverse de supino a bípedo. (Adaptado de VanSant AF. Rising from a supine position to erect stance: description of adult movement and a developmental hypothesis. Phys. Ther. 1988; 68: 185-192.) Capítulo 11 CONTROL DEL MOVIMIENTO NORMAL 229 habitual, la maduración del sistema nervioso, en especial de las reacciones de enderezamiento cuello sobre cuerpo y cuerpo sobre cuerpo, era considerada el factor más importantes que afecta la aparición de una estrategia madura de supino a bípedo desde el punto de vista del desarrollo. No obstante, un cambio de la rotación asimétrica a una estrategia abdominal simétrica puede limitarse por la capacidad de generar la suficiente fuerza del abdomen y de los flexores de la cadera. Los cambios del desarrollo en el movimiento de supino a bípedo son tratados posteriormente en el capítulo sobre los aspectos del movimiento relacionados con la edad. LEVANTARSE DE UNA CAMA Con frecuencia, los médicos son solicitados para ayudar a los pacientes a reaprender la actividad de levantarse de una cama. En los textos terapéuticos sobre reentrenamiento del control motor en el paciente con deficiencias neurológicas, se sugiere a los terapeutas que enseñen a los pacientes a moverse desde supino a decúbito lateral, luego a impulsarse a una posición sedente y desde ahí, a ponerse de pie. Estas instrucciones se basan en la suposición de que este patrón representa el que se emplea normalmente para levantarse de una cama (78, 79). Para probar estas suposiciones, los investigadores examinaron los patrones motores usados por adultos jóvenes para levantarse de una cama (80, 81). Estos estudios informan que los patrones motores utilizados por personas normales para levantarse de una cama son extremadamente variables. Se encontraron ochenta y nueve patrones en 60 individuos. De hecho, ninguno utilizó la misma estrategia en forma sistemática en 10 pruebas de levantarse de una cama. La Figura 11.9 muestra una de las estrategias más comunes utilizadas por adultos jóvenes para levantarse de una cama. Los componentes esenciales de la estrategia incluyen impulsarse con los brazos (o aferrarse el lado de la cama y entonces impulsarse con los brazos), flexionar de la cabeza o del tronco, empujándose a una posición sedente parcial, girar y levantarse a la bipedestación. Otra estrategia común encontrada fue un patrón de impulso con los brazos, girando en forma lateral y llegando a una posición sedente simétrica antes de levantarse. Mientras los autores de este estudio no han establecido específicamente las características Figura 11.9. La estrategia motora más común utilizada por adultos jóvenes para levantarse de una cama. (Adaptado de FordSmith CD., VanSant AF. Age differences in movement patterns used to rise from a bed in subjects in the third through fifth decades of age. Phys. The. 1992; 73: 305.) 230 Sección III FUNCIONES MOTORAS Patrón del brazo • Elevación y recepción sobre el nivel del hombro Patrón cabeza-tronco • Guía de la cintura escapular Patrón de la pierna • Elevación unilateral Figura 11.10. La estrategia motora más común utilizada por adultos jóvenes al girar de supino a prono. (Adaptado de Richter RR., VanSant AF., Newton RA. Description of adult rolling movements and hypothesis of developmental sequences. Phys. Ther. 1989; 69: 63-71.) esenciales de esta actividad, su similitud con la actividad del SAB sugiere que comparten las mismas propiedades constantes. Estas incluyen (a) la necesidad de generar un impulso para mover el cuerpo a una posición vertical; (b) los requisitos de estabilidad para controlar el centro de gravedad a medida que cambia de dentro de la base de apoyo definida por el cuerpo horizontal a aquella definida por las nalgas y los pies, y finalmente a una determinada solamente por los pies; y (c) la capacidad de adaptar la forma de moverse a las características del ambiente. Para tratar de comprender mejor por qué las personas se mueven de determinada forma y en preparación para entender por qué los pacientes se mueven de cierta manera, puede ser útil reexaminar las descripciones de las estrategias motoras utilizadas para levantarse de una cama en vista de estas características esenciales de la actividad. Al hacerlo, puede ser posible determinar las características comunes entre las diversas estrategias que son efectivas en satisfacer los requisitos constantes de la actividad. También podría ser posible examinar algunas compensaciones entre los requisitos del movimiento y de la estabilidad en las diferentes estrategias. Por ejemplo, en la estrategia B ¿el movimiento se logra con mayor eficacia a costa de la estabilidad? Por otra parte, el patrón C puede requerir más fuerza para mantener el cuerpo en movimiento, pero la estabilidad puede ser inherentemente mayor. Esta investigación demuestra la enorme variabilidad de estrategias motoras usadas por individuos neurológicamente sanos. Sugiere la importancia de ayudar a los pacientes con deficiencias neurológicas a aprender una variedad de métodos para levantarse de la cama. Girar Girar es una parte importante de las habilidades motoras sobre la cama y una parte esencial de muchas otras actividades como levantarse de una cama (82). Las estrategias motoras usadas por adultos sanos para girar de supino a prono son muy variables. La Figura 11.10 muestra uno de los patrones motores más comunes usados por adultos para girar de supino a prono (82). Las características esenciales de esta estrategia incluyen un patrón de brazos de elevación a recepción, donde la cintura escapular inicia el movimiento de la cabeza y del tronco, y una elevación unilateral de la pierna. Una suposición común en la literatura terapéutica es que la rotación entre los hombros y la pelvis es una característica invariable de los patrones giratorios usados por adultos normales (79); sin embargo, en este estudio, muchos de los adultos evaluados no mostraron este patrón. En forma similar a los hallazgos de análisis sobre el Capítulo 11 levantarse de una cama, la gran variabilidad usada por los individuos normales para moverse de supino a prono sugiere que los terapeutas pueden tener una mayor libertad para reentrenar las estrategias motoras usadas por pacientes con deficiencias neurológicas. Claramente, no existe UNA forma correcta de realizar este movimiento. RESUMEN 1. Existen tres requisitos principales para una locomoción efectiva: (a) progresión, definida como la capacidad de generar un patrón locomotor básico que pueda mover el cuerpo en la dirección deseada, (b) estabilidad, es decir, la capacidad para sostener y controlar el cuerpo en relación con la gravedad, y (c) adaptabilidad, especificada como la capacidad de adaptar la marcha para satisfacer los objetivos del individuo y las exigencias del ambiente. 2. La locomoción normal corresponde a una marcha bípeda en la que las extremidades se mueven en una relación de alternancia simétrica. La marcha se divide en una fase de bipedestación y una de balanceo, cada una posee sus propios requisitos inherentes. 3. Durante la fase de bipedestación de la marcha, las fuerzas horizontales se generan en relación con la superficie de apoyo para mover el cuerpo en la dirección deseada (progresión), mientras que las fuerzas verticales sostienen la masa del cuerpo en contra de la gravedad (estabilidad). Además, las estrategias utilizadas para alcanzar tanto la progresión como la estabilidad deben ser flexibles a fin de adaptarse a los cambios de velocidad, dirección o a alteraciones en la superficie de apoyo (adaptación). 4. Los objetivos que deben alcanzarse durante la fase de balanceo de la marcha incluyen el avance de la pierna oscilante (progresión) y la reposición de la extremidad que se prepara para recibir el peso (estabilidad). Tanto los objetivos de progresión como los de estabilidad necesitan la suficiente elevación del pie, para que los dedos no se arrastren por la superficie de apoyo durante el balanceo. Además, las estrategias empleadas durante la fase de balanceo de la marcha deben ser bastante flexibles para permitir que el pie oscilante eluda cualquier obstáculo en su CONTROL DEL MOVIMIENTO NORMAL 231 camino (adaptación). 5. Con frecuencia, la marcha se describe en relación con parámetros de distancia temporal como velocidad, longitud del paso, frecuencia del paso (denominada cadencia) y longitud de la pisada. Además, la marcha se explica con referencia a cambios en los ángulos articulares (cinemática), patrones de activación muscular (EMG) y a fuerzas utilizadas para controlar la marcha (cinética). 6. Muchos elementos neurales y no neurales trabajan en conjunto en el control de la marcha. Aunque los generadores de patrones medulares son capaces de producir patrones locomotores estereotipados y de realizar ciertas funciones adaptativas, las vías descendentes de los centros superiores y el feedback sensorial de la periferia permiten la rica variación de los patrones locomotores y la adaptabilidad a las condiciones de la actividad y del ambiente. 7. Uno de los requisitos de la locomoción normal es la capacidad de adaptar la marcha a un conjunto muy variable de entornos y esto implica el uso de la información sensorial de todos los sentidos en forma tanto reactiva como proactiva. 8. Una parte importante del control de la locomoción es la estabilización de la cabeza, debido a que contiene dos de los sensores más importantes para el control del movimiento: los sistemas vestibular y visual. En los adultos neurológicamente sanos, la cabeza se estabiliza con gran precisión, permitiendo que la mirada se estabilice mediante el reflejo vestíbulo-ocular. 9. El caminar en escaleras es similar a transitar en superficies niveladas por el hecho de que implica movimientos alternantes recíprocos y estereotipados de las extremidades inferiores y posee tres requisitos: la generación de fuerzas fundamentalmente concéntricas, para impulsar el cuerpo al ascenso, o de fuerzas excéntricas para controlar el descenso del cuerpo al bajar (progresión), mientras se controla el centro de gravedad dentro de una base de apoyo que cambia constantemente (estabilidad); y la capacidad de adaptar las estrategias usadas para la progresión y la estabilidad para acomodarse a los cambios en el ambiente de la escalera, como la altura, ancho y la presencia o ausencia de barandas (adaptación). 10. Aunque el movimiento con frecuencia es considerado con relación a la marcha, muchos 232 Sección III FUNCIONES MOTORAS otros aspectos del movimiento son esenciales para la independencia. Estos incluyen la capacidad de moverse de sedente a bípedo, girar, levantarse de una cama o moverse de una silla a otra. Estas habilidades son denominadas actividades de transferencia. 11. Las actividades de transferencia son similares a la locomoción en el hecho de que comparten requisitos comunes de la actividad: el movimiento en la dirección deseada (progresión), el control postural (estabilidad) y la capacidad de adaptarse a las cambiantes condiciones de la actividad y del ambiente (adaptación). Los investigadores han descubierto una gran variabilidad en los tipos de estrategias motoras utilizadas por adultos jóvenes neurológicamente sanos al realizar actividades de transferencia. 12. La comprensión de los requisitos de estabilidad y fuerza de los distintos tipos de estrategias usadas para realizar las actividades de transferencia tiene importantes implicancias en el reentrenamiento de estas habilidades en pacientes con deficiencias neurológicas con diferentes tipos de limitaciones motoras.
