Estudio de los cambios adaptativos en la actividad hemodinámica del cerebro en respuesta a una intervención mediante realidad virtual sobre la funcionalidad de los miembros superiores tras un daño cerebral adquirido

Abstract

[ES] El daño cerebral adquirido (DCA) es una afectación repentina en las estructuras encefálicas de personas nacidas con un funcionamiento cerebral normal. Las causas más frecuentes son el ictus y los traumatismos craneoencefálicos, que resultan en una interrupción del suministro de oxígeno y nutrientes esenciales, derivando en un daño cerebral significativo. Las secuelas dependen de la ubicación y extensión del daño, siendo la hemiparesia una de las discapacidades más comunes en la pérdida de funcionalidad motora del miembro superior. Estudios de neuroimagen con resonancia magnética funcional (fMRI) y espectroscopía cercana al infrarrojo funcional (fNIRS) revelan que, tras la lesión, al mover la extremidad hemiparética, aumenta la actividad cortical en el hemisferio no afectado, disminuyendo en el afectado. Gracias a la plasticidad cerebral, este aumento en el hemisferio contralesional tiende a resolverse con el tiempo en patrones de actividad lateralizados, asociados con una mejora funcional. En proyectos anteriores, la efectividad de la realidad virtual (RV) como método de neurorrehabilitación ha llevado al desarrollo de un sistema tabletop con un juego de cocina que requiere de la realización de movimientos de mano y brazo para completar las distintas recetas. En el presente trabajo, se evalúan objetivamente, mediante fNIRS, los cambios adaptativos en la actividad hemodinámica del cerebro en respuesta a dicha intervención de RV y su relación con mejoras funcionales medidas por medio de las escalas clínica FMA-UE y BBT. El estudio de la hemodinámica cerebral ha demostrado que una mejora funcional está asociada a una mejoría neurofisiológica. En tres de los cuatro participantes, las mejoras en las escalas clínicas se reflejan en cambios en las concentraciones de oxihemoglobina en el área motora. Sin embargo, el tamaño reducido de la muestra limita la generalización de estos resultados a todos los pacientes con DCA.

[CAT] El dany cerebral adquirit és una afectació sobtada en les estructures encefàliques de persones nascudes amb un funcionament cerebral normal. Les causes més freqüents són l'ictus i els traumatismes cranioencefàlics, que resulten en una interrupció del subministrament d'oxigen i nutrients essencials, derivant en un dany cerebral significatiu. Les seqüeles depenen de la ubicació i extensió del dany, sent l'hemiparèsia una de les discapacitats més comunes en la pèrdua de funcionalitat motora del membre superior. Estudis de neuroimatge amb ressonància magnètica funcional (fMRI) i espectroscòpia propera a l'infraroig funcional (fNIRS) revelen que, després de la lesió, al moure l'extremitat hemiparètica, augmenta l'activitat cortical en l'hemisferi no afectat, disminuint en l'afectat. Gràcies a la plasticitat cerebral, aquest augment en l'hemisferi contralesional tendeix a resoldre's amb el temps en patrons d'activitat lateralitzats, associats amb una millora funcional. En projectes anteriors, l'efectivitat de la realitat virtual (RV) com a mètode de neurorrehabilitació ha portat al desenvolupament d'un sistema tabletop amb un joc de cuina que requereix la realització de moviments de mà i braç per completar les diferents receptes. En el present treball, s'avaluen objectivament, mitjançant fNIRS, els canvis adaptatius en l'activitat hemodinàmica del cervell en resposta a aquesta intervenció de RV i la seva relació amb millores funcionals mesurades per mitjà de les escales clíniques FMAUE i BBT. L'estudi de l'hemodinàmica cerebral ha demostrat que una millora funcional està associada a una millora neurofisiològica. En tres dels quatre participants, les millores en les escales clíniques es reflecteixen en canvis en les concentracions d'oxihemoglobina en l'àrea motora. No obstant això, la mida reduïda de la mostra limita la generalització d'aquests resultats a tots els pacients amb DCA

[EN] Acquired brain injury (ABI) is a sudden impairment of the brain structures in individuals born with normal brain function. The most common causes are strokes and traumatic brain injuries, which result in an interruption of the essential supply of oxygen and nutrients, leading to significant brain damage. The consequences depend on the location and extent of the damage, with hemiparesis being one of the most common disabilities affecting upper limb motor function. Neuroimaging studies using functional magnetic resonance imaging (fMRI) and functional near-infrared spectroscopy (fNIRS) reveal that, following the injury, moving the hemiparetic limb increases cortical activity in the unaffected hemisphere while decreasing it in the affected one. Thanks to brain plasticity, this increased activity in the contralesional hemisphere tends to resolve over time into more lateralized activity patterns, which are associated with functional improvement. In previous projects, the effectiveness of virtual reality (VR) as a neurorehabilitation method has led to the development of a tabletop system with a cooking game. This game requires hand and arm movements to complete various recipes. In the present study, adaptive changes in brain hemodynamic activity in response to the VR intervention were objectively evaluated using fNIRS and their relation to functional improvements measured by the clinical scales FMA-UE and BBT. The study of brain hemodynamic has shown that functional improvement is associated with neurophysiological improvement. In three of the four participants, improvements on clinical scales were reflected in changes in oxyhaemoglobin concentrations in the motor area. However, the small sample size limits the generalization of these results to all ABI patients.