Sustratos neuronales para el control de la tos durante la tos.

El estudio actual fue el primero en obtener imágenes de la actividad cerebral durante la tos utilizando un sistema PET sin restricciones que permite recolectar señales de positrones por segundo mientras el movimiento de la cabeza se corrige cada 4 milisegundos. A lo largo de este estudio, la activación cerebelosa se destacó durante la tos independientemente de las condiciones voluntarias e inducidas, mientras que la actividad cerebral en la corteza cerebral se encontró en condiciones más limitadas. De hecho, se suprimen áreas que activan la tos, como la corteza cingulada, la circunvolución central posterior, la corteza insular izquierda y el diencéfalo izquierdo. En este estudio, utilizamos ácido tartárico para inducir la tos. Como se mencionó anteriormente7Hubo diferencias significativas en la necesidad de toser y el número de toses durante la estimulación que induce la tos en comparación con el placebo. Aunque los participantes estaban completamente ciegos a la administración de ácido tartárico, algunos sujetos sintieron una fuerte necesidad de toser incluso cuando se les administró solución salina.

Utilizando el método actual de corrección del movimiento de la cabeza, descubrimos que la actividad cerebral durante la tarea de tos era mucho más localizada de lo que se había informado anteriormente, como planteamos la hipótesis antes de este estudio. Se cree que la actividad cerebral durante la tos se controla de arriba hacia abajo desde regiones cerebrales superiores a través de una red estimulada por entradas del tronco encefálico.8,9,11. Al comparar la actividad cerebral en reposo y durante otras tareas, la activación cerebral significativa durante la VC se limitó principalmente al cerebelo que se extendía hasta la protuberancia. Por el contrario, durante la CI, se encontró una activación significativa desde el diencéfalo hasta el tronco del encéfalo, incluidos el hipotálamo y el cerebelo (Tabla 1, Figura 2B). Estos resultados sugieren que el cerebelo desempeña un papel clave en la regulación de la tos.

El cerebelo participa en la coordinación de la sincronización de los movimientos motores linguales y orales durante la deglución.18. Se ha informado que la estimulación del cerebelo con rTMS activa áreas de la corteza cerebral involucradas en los movimientos de deglución. Un estudio que examinó el comportamiento de la tos en gatos después de la cerebelectomía no concluyó que el cerebelo esté estrechamente relacionado con la tos, ya que la actividad muscular durante la tos aumenta inmediatamente después de la cerebelectomía y la actividad muscular durante la tos varía aleatoriamente con el tiempo.19. En el estudio actual, todavía se observó actividad cerebelosa después de la corrección del movimiento de la cabeza, lo que sugiere que el cerebelo puede contribuir a la coordinación y planificación de los movimientos de tos de la misma manera que lo hace al comer y tragar.

Suprimir la tos es un acto de inhibir el movimiento. Se ha informado que la supresión de la tos activa la corteza prefrontal medial dorsal, la corteza cingulada media, la corteza motora suplementaria, la circunvolución frontal inferior lateral derecha, el núcleo caudado y la corteza insular derecha.9,11,20Lo que indica la presencia de una red inhibidora de la tos. Dentro de esta red, la corteza cingulada anterior, la ínsula y el mesencéfalo también se activan ante estímulos dolorosos, lo que sugiere un vínculo con la supresión de la tos.21,22,23. Se ha informado que la sensación de dolor y la tos muestran mecanismos periféricos y centrales similares.24,25,2627. De hecho, las regiones asociadas con la supresión de la tos en este estudio fueron similares a las descritas anteriormente. Además, encontramos una respuesta más consistente con estudios anteriores después de incorporar la intensidad de la tos en el análisis. Según la hipótesis, la activación cerebral en el núcleo caudado, el opérculo y las áreas cerebrales infratentoriales (del cerebelo al bulbo raquídeo) puede ocurrir como resultado de una percepción más fuerte del impulso de tos. El hecho de que todavía se observe activación cerebelosa durante la supresión de la tos sugiere que el control cerebeloso puede ser importante para suprimir la generación de tos.

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El reflejo de la tos está mediado por aferencias vagales procedentes de las vías respiratorias superiores y del árbol traqueobronquial.28,29,30. En el estudio actual, el tronco encefálico se activó en las condiciones IC versus VC y SC versus reposo cuando se combinó la necesidad de toser (Figura 1, Tabla 1). Se cree que tanto el VC como el reflejo de la tos afectan el tronco del encéfalo. En particular, el bulbo raquídeo responde a la inducción de la tos y muestra una activación diferente según el tipo de tos.9,12. Esto puede indicar que el tronco del encéfalo no está fuertemente involucrado en la tos voluntaria (más precisamente, «espontánea») en el estudio actual. Se considera que el procesamiento sensorial de la tos involucra vías hacia el núcleo solitario y el núcleo paratrigémino del bulbo raquídeo.30,31,32,33. En este estudio, la activación del tronco encefálico durante la inducción de la tos se produjo en el tronco encefálico que recubre el núcleo solitario, el núcleo dorsal del nervio vago y el núcleo hipogloso en el bulbo raquídeo durante la inducción de la tos. El núcleo solitario produce fibras Aδ que se distribuyen en la tráquea y la laringe.30,34. Por el contrario, el núcleo paratrigémino, que corresponde a las fibras C distribuidas en los nociceptores del pulmón35, no se activó significativamente. Por lo tanto, la estimulación a nivel faríngeo mediante medicamentos para la tos puede inducir eficazmente la tos.

En nuestra práctica clínica diaria, animamos a los pacientes con disfagia a promover la tos voluntaria y ocasionalmente utilizar CiTA para inducir la tos. Comparamos la actividad cerebral durante la tos inducida por el protocolo CiTA con la tos voluntaria o suprimida para examinar los componentes sensoriales (IC > VC) y motores (IC > SC) de la tos. En IC en comparación con SC, el componente motor mostró respuestas en el cerebelo, excepto en el vermis. Los presentes análisis sugieren que el vermis cerebeloso puede estar relacionado con el componente de control sensorial (Tabla 2, Figuras 3, 5), mientras que las áreas laterales de los hemisferios cerebelosos pueden ser importantes en el componente de control motor (Tabla 2, Figuras 3). , 5). Las respuestas cerebrales en la protuberancia y los hemisferios cerebelosos pueden estar relacionadas con el comportamiento de tos en sí, independientemente del deseo interno de toser (Figuras 4B, 5). Se ha informado que tanto los componentes motores como los sensoriales relacionados con la tos se derivan de redes que involucran actividad cerebral a gran escala.9. Las áreas activas en ambos componentes de este estudio fueron más estrechas que el rango informado anteriormente. Un experimento con animales en ratas demostró que los estímulos que inducen la tos activan la vía entre el tronco del encéfalo y el núcleo subtalámico, y que la entrada de estímulos nociceptivos al tronco del encéfalo está bajo un control descendente de origen central. Los resultados actuales destacan la actividad del prosencéfalo, el tálamo y el tronco del encéfalo como base del componente sensorial. Como se sugiere en otra parte, es probable que las entradas de los estímulos evocados se perciban en el diencéfalo y el tronco del encéfalo, mientras que el prosencéfalo basal y el tálamo participan en las modificaciones de las entradas sensoriales.36. Se ha informado que la red del prosencéfalo era menos activa durante la supresión de la tos en pacientes con tos crónica (inducción natural continua de la tos), mientras que era más activa en sujetos sanos.20. La respuesta actual en sujetos sanos fue consistente con esta observación. Con base en la literatura anterior, también realizamos comparaciones entre tareas con CiTA y tareas sin CiTA para examinar el efecto del ácido tartárico en el contexto de la tos. Esta comparación mostró una activación cerebral significativa en el putamen, el tálamo, el opérculo, la protuberancia y el cerebelo (Figura 5, Tabla 3), lo que sugiere que CiTA puede ser una herramienta eficaz para activar el sistema de control sensorial y cognitivo. Con la incorporación de la necesidad de toser, se incluyeron áreas más amplias de la corteza cerebral como regiones con activación significativa en la afección asociada a CiTA, tal vez porque la corteza prefrontal dorsolateral respondió cuando se agregó el componente de impulso de tos. En el estudio actual, el agente para la tos se administró continuamente en suspensiones cortas (10 s) durante un total de 40 s para inducir una cantidad suficiente de tos y al mismo tiempo evitar la tensión respiratoria. En experimentos preliminares, a menudo se observó estrés debido a la respiración mareal. Por lo tanto, los resultados pueden haber sido diferentes si se hubiera introducido la respiración corriente del agente para la tos.

Figura 5

Una supuesta red cerebral estriatal para la tos. Las áreas del cerebro que más contribuyen a la regulación de la tos en cada caso de tos están ilustradas en diferentes colores. La protuberancia y el tronco del encéfalo pueden ser las áreas más importantes para controlar la tos estimulada. Samá área adicional del motor, Quinto vermis cerebeloso, caminar hemisferio cerebeloso, Poner putamen, eso tálamo, franco belga prosencéfalo basal, Comisión Europea corteza entorrinal, s ponce, Mes Medula oblonga, SMC corteza motora sensorial, papá cubierta branquial, DCN El diencéfalo.

Las limitaciones de este estudio son las siguientes. Las tareas actuales contra la tos no permiten una separación clara de los componentes de la tos en términos de mecanismos del SNC. Si bien la VC y la IC pueden ser motoras y sensoriales dominantes, respectivamente, no se puede excluir por completo la presencia de impulsos y reflejos de la tos. Se indicó a los sujetos que se sentaran en una silla reclinable mientras tosían, pero que no se golpearan la cabeza con la pared interior del pórtico. Esto indica que la tos en la situación actual es diferente a la tos en la situación real. Aunque utilizamos ácido tartárico al 10%, similar a la concentración utilizada junto a la cama, el contenido no se optimizó para cada participante. Por tanto, el número y tamaño de la tos varía dependiendo de su respuesta. Puede ser necesario ajustar la concentración de los antitusígenos administrados según las directrices de la Sociedad Europea de Respiración (ERS). Además, el estado del sistema respiratorio durante la tos puede ser un posible factor de confusión, ya que el ritmo respiratorio puede afectar las emociones y la cognición en la fisiología del cerebro.37. Esta puede ser una caja negra común en los estudios de mapeo cerebral. El presente estudio fue de naturaleza exploratoria y consideró todo el cerebro, incluido el tronco encefálico, como parte del área de investigación; En consecuencia, la intensidad y amplitud de la señal se determinaron sin corrección para comparaciones múltiples. Además, este análisis de todo el cerebro no es ideal para explorar regiones específicas de activación dentro del tronco encefálico porque la tomografía por emisión de positrones (PET) tiene una resolución espacial más baja que la resonancia magnética funcional.

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En conclusión, el cerebelo desempeña un papel en la regulación de la tos no sólo a través de la coordinación motora sino también a través del control cognitivo de la tos. El tronco del encéfalo participa particularmente en el procesamiento de la tos (Figura 5). Discutimos nuestras perspectivas de futuro. El estudio actual ha aclarado parcialmente el mecanismo subyacente de CiTA, que permite a los médicos predecir si será eficaz antes de probarlo en pacientes con lesiones cerebrales que han sufrido daños en áreas relacionadas con el control de la tos. Para confirmar esto, el presente estudio merece ampliarse a un estudio futuro en pacientes con disfagia.

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