Anales del Sistema Sanitario de Navarra

La neurofisiología clínica: pasado, presente y futuro

La Neurofisiología Clínica es una especialidad médica cuyo objeto es el estudio del sistema nervioso y muscular con fines diagnósticos, pronósticos y terapéuticos. En este artículo se analiza el objetivo básico que pretende esta disciplina, las técnicas que utiliza y su reconocimiento como especialidad médica. Se hace un pequeño recorrido por su definición y alcance de la misma, cómo se estructura hoy día y las posibilidades de futuro que ofrece.

Clinical Neurophysiology is a medical speciality whose aim is the study of the nervous and muscular system for diagnostic, prognostic and therapeutic purposes. This article analyses the basic objective pursued by this discipline, the techniques it employs and its recognition as a medical speciality. The article briefly reviews its definition and scope, how it is structured at present and the future possibilities it offers.

Fisiopatología y técnicas de registro de los movimientos oculares

En el control de la motilidad ocular intervienen varios sistemas funcionales. Los reflejos vestíbulo-oculares y optocinéticos son respuestas automáticas para compensar los movimientos de la cabeza y del entorno visual y poder estabilizar la imagen retiniana sobre un determinado punto de fijación. Los movimientos sacádicos son rápidos desplazamientos de la fijación de un punto a otro del campo visual. Los movimientos de persecución lenta consisten en el seguimiento de estímulos móviles con la mirada. Finalmente, existen movimientos involuntarios de muy escasa amplitud que se producen durante el mantenimiento de la fijación. Cada modalidad funcional de movimiento depende de circuitos neuronales específicos que trabajan coordinadamente para codificar la contracción de los músculos oculomotores correspondiente a la posición adecuada en cada momento. Estos sistemas neuronales pueden verse alterados por múltiples procesos neurológicos de diferente naturaleza y localización dando lugar a una variada gama de trastornos oculomotores. Se revisan los aspectos más destacados de la fisiopatología y de los sistemas de registro de los movimientos oculares.

A number of functional systems are involved in the control of eye movements. The vestibulo-ocular and optokinetic reflexes are automatic responses that compensate for the movements of the head and those of the visual environment in order to stabilize the retinal image on a given fixation point. The saccadic movements are quick displacements of fixation from one to another point in the visual field. The smooth pursuit movements consist in the gaze following a moving target. Finally, there are some involuntary movements of very small amplitude during fixation maintenance. Each functional modality of movement depends on specific neuronal circuits that work in a coordinated manner for encoding the contraction of the oculomotor muscles to reach an adequate position at every moment. These neuronal systems can be altered by many neurological processes of different kinds and localizations, causing a broad variety of oculomotor disturbances. The most salient aspects of the physiopathology and the recording systems of eye movements are reviewed.

Métodos de procesamiento y análisis de señales electromiográficas

La electromiografía clínica es una metodología de registro y análisis de la actividad bioeléctrica del músculo esquelético orientada al diagnóstico de las enfermedades neuromusculares. Las posibilidades de aplicación y el rendimiento diagnóstico de la electromiografía han evolucionado paralelamente al conocimiento de las propiedades de la energía eléctrica y al desarrollo de la tecnología eléctrica y electrónica. A mediados del siglo XX se introdujo el primer equipo comercial de electromiografía para uso médico basado en circuitos electrónicos analógicos. El desarrollo posterior de la tecnología digital ha permitido disponer de sistemas controlados por microprocesadores cada vez más fiables y potentes para captar, representar, almacenar, analizar y clasificar las señales mioeléctricas. Es esperable que el avance de las nuevas tecnologías de la información y la comunicación pueda conducir en un futuro próximo a la aplicación de desarrollos de inteligencia artificial que faciliten la clasificación automática de señales así como sistemas expertos de apoyo al diagnóstico electromiográfico.

Clinical electromyography is a methodology for recording and analysing the bioelectrical activity of the skeletal muscle tissue in order to diagnose neuromuscular pathology. The possibilities of application and the diagnostic performance of electromyography have evolved parallel to a growing understanding of the properties of electricity and the development of electrical and electronic technology. The first commercially available electromyography equipment for medical use was introduced in the middle of the 20th century. It was based on analog electronic circuits. The subsequent development of digital technology made available more powerful and accurate systems, controlled by microprocessors, for recording, displaying, storing, analysing, and classifying the myoelectric signals. In the near future, it is likely that advances in the new information and communication technologies could result in the application of artificial intelligence systems to the automatic classification of signals as well as expert systems for electromyographic diagnosis support.

Oscilaciones cerebrales: papel fisiopatológico y terapéutico en algunas enfermedades neurológicas y psiquiátricas

Se usa el término «oscilación o actividad oscilatoria» para referirse a las fluctuaciones rítmicas de los potenciales postsinápticos de un grupo neuronal (potenciales de campo local) o de una región cortical (EEG, electrocorticografía) y también al patrón de descarga rítmico de los potenciales de acción de una neurona o un grupo neuronal. La actividad oscilatoria posibilita la sincronización entre grupos neuronales de la misma área cortical o de áreas distantes entre sí que intervienen en una acción motora, tarea cognitiva o perceptiva. Con frecuencia es motivo de confusión asociar la presencia de actividad oscilatoria con fenómenos de sincronización, ya que ambos fenómenos aunque relacionados no son equivalentes. En patologías neurológicas o psiquiátricas tan distintas como la enfermedad de Parkinson u otros movimientos anormales, la epilepsia o la esquizofrenia se han descrito anomalías de la actividad oscilatoria de distintas estructuras cerebrales o de su sincronización que podrían jugar un papel relevante en su fisiopatología. En esta revisión se discuten estos aspectos haciendo hincapié en su importancia por ser un mecanismo básico del funcionamiento cerebral y un nuevo mecanismo fisiopatólogico de la sintomatología de algunas enfermedades cerebrales.

The terms «oscillations» or «oscillatory activity» are frequently used not only to define the rhythmic fluctuations of the postsynaptic potentials of a neuronal group (local field potentials) or a cortical region (EEG, MEG), but also to indicate the rhythmic discharge pattern of action potentials from a neuron or a small group of neurons. Oscillatory activity makes possible the synchronization of different neuronal groups from nearby or distant cortical regions that participate in the same motor, sensory or cognitive task. The presence of oscillatory activity is usually associated to the existence of synchronization, but both phenomena are not necessarily always equivalent. Abnormalities of oscillatory activities or synchronization within or between different brain structures have been described in several neurological and psychiatric diseases; these abnormalities might play a relevant pathophysiological role in Parkinson´s disease (and other movement disorders), schizophrenia or epilepsy. This review discusses all these aspects, with emphasis on their potential role both as a basic mechanism in brain function and as a pathophysiological substrate for some of the symptoms and signs observed in several diseases.

Potenciales evocados cognitivos: Utilidad de la mismatch negativity

Las técnicas de potenciales evocados cognitivos están consideradas como largas y técnicamente complejas, por ello a pesar de su potencial utilidad, su uso en la práctica clínica no está muy extendida. Los recientes avances en el registro, análisis y mejoras en el software de manejo de estas señales, han reducido notablemente estos problemas. De entre todos los potenciales cognitivos es la Mismatch negativity, la que por sus especiales características en cuanto a requisitos de generación y probada utilidad clínica, destaca como la más prometedora. La capacidad de ser generada sin requerimientos atencionales la hace especialmente útil para la valoración de sujetos con bajo nivel de conciencia, sirviendo entre otras cosas, para predecir el despertar del coma. La incorporación de dicha técnica a la batería de técnicas neurofisiológicas que valoran el estado de estos sujetos va suponer una mejora sustancial en la evaluación de casos cuyo manejo en la práctica clínica es sumamente complejo.

The techniques of cognitive evoked potentials are considered long and technically complex, which is why their use in clinical practice is not very widespread in spite of their potential utility. Recent advances in registering and analysis, together with improvement of the software managing these signals, have appreciably reduced these problems. Mismatch negativity stands out as the most promising of all the cognitive potentials due to its special characteristics regarding its generation requisites and its proven clinical utility. The fact that it can be generated without care requirements makes it especially useful for evaluating subjects with a low level of consciousness; it serves for predicting when they will emerge from a coma, amongst other uses. The incorporation of this technique into the arsenal of neurophysiological techniques for evaluating the state of these subjects will bring a substantial improvement in the evaluation of cases whose management in clinical practice is extremely complex.

Técnicas básicas de electroencefalografía: principios y aplicaciones clínicas

El electroencefalograma es una técnica de exploración funcional del sistema nervioso central (SNC), de relativa antigüedad, pero que aún hoy día sigue siendo una herramienta de gran ayuda para el clínico en el diagnóstico y seguimiento de algunas patologías, como pueden ser la epilepsia, las encefalopatías, alteraciones del estado de conciencia, infecciones del SNC, etc. Es, por otro lado, una herramienta diagnóstica con aplicaciones que están en plena expansión, en combinación con otras técnicas neurofisiológicas, como es en el campo del estudio y diagnóstico de la patología de sueño (polisomnografía, test de latencias múltiples del sueño...) y la monitorización intraoperatoria junto con los potenciales evocados somatosensoriales. Se describen en este trabajo cuáles son los fundamentos técnicos de la electroencefalografía, haciendo especial hincapié en sus principales aplicaciones clínicas y en las perspectivas del futuro.

The electroencephalogram is a technique for the functional exploration of the central nervous system (CNS). It is a relatively old technique but even today it continues to be a tool of great assistance to the clinician in diagnosing and treating certain pathologies, such as epilepsy, encephalopathies, alterations to the state of consciousness, CNS infections, etc. On the other hand, it is a diagnostic tool whose applications are expanding in combination with other neurophysiological techniques, such as in the field of the study and diagnosis of sleep pathology (polysomnography, multiple sleep latency test...) and in intraoperative monitoring together with somasensory evoked potentials. This article describes the basic techniques of electroencephalography, with special emphasis on its main clinical applications and on future perspectives

Vídeo-electroencefalografía: una necesidad

El vídeo-EEG es una herramienta diagnóstica habitual. Los avances técnicos de la última década la han simplificado de tal modo que con poco más de un ordenador y una cámara de vídeo pueden conseguirse registros de calidad. Se requiere personal preparado para su ejecución e interpretación. Es muy útil para el diagnóstico de episodios paroxísticos, para la clasificación y caracterización de crisis epilépticas y para la cuantificación de crisis o grafoelementos epileptiformes. Dada la importancia de un diagnóstico exacto, certero, ante un episodio paroxístico, no cabe duda de que esta herramienta debe ser cada vez más asequible para evitar el mal trato a muchos enfermos neurológicos. A pesar del paso de los años, un 20-30% de pacientes diagnosticados de epilepsia no son realmente epilépticos, lo cual sigue siendo excesivo e inaceptable.

The video-EEG is a common diagnostic tool nowadays. The technical achievements of the last decade have brought a simplification of the equipment required to obtain good quality recordings, with little more than a computer and a video camera being necessary. However, the medical and technical staff must be well trained to execute and interpret the study. It is very useful in the diagnosis of paroxysmal events, for the classification and characterization of epileptic seizures and to quantify epileptiform discharges. Due to the importance of a correct diagnosis to avoid mistreating many neurological patients, this tool should be accessible to clinicians. In spite of the advances of recent years, 20-30% of patients diagnosed with epilepsy are not really epileptic, a fact that it is excessive and unacceptable.

Tests electrofisiológicos en el estudio de la patología visual

Los tests electrofisiológicos ayudan al estudio de la función visual. El objetivo de este trabajo es presentar las bases fisiológicas, aspectos técnicos e indicaciones generales de los tests que se practican de forma habitual en nuestro medio. El electorretinograma-flash refleja la función de los fotorreceptores y de capas más externas de la retina. El electrorretinograma-patrón informa de las células ganglionares retinianas y puede identificar alteraciones maculares que simulan neuropatías ópticas. El electrooculograma valora la función del epitelio pigmentario y capas externas de la retina y diferencia la enfermedad de Best de otras bestrofinopatías. Los potenciales evocados visuales informan de las vías ópticas y son, sobre todo, útiles en la valoración del nervio óptico.

Some electrophysiological tests are helpful in the assessment of visual disorders. The physiological basis, technical aspects and general indications of those available at most neurophysiology services are reviewed. The Full-Field electroretinogram reflects photoreceptor and outer retinal function. The Pattern electroretinogram assesses retinal ganglion cell function and can identify macular dysfunction mimicking optic nerve disease. The electro-oculogram is a test of function of the outer retina and retinal pigment epithelium; it differentiates Best´s disease from all other bestrophinopathies. Visual evoked potentials evaluate the visual pathway and are especially helpful in the evaluation of the optic nerve.

Estimulación magnética transcraneal

La estimulación magnética transcraneal en un método no invasivo para estimular eléctricamente el córtex cerebral y poder valorar la excitabilidad del córtex motor y del tracto corticoespinal. Puede aplicarse mediante pulsos únicos, pares de estímulos separados por intervalos de tiempo variables sobre la misma región o diferente, o mediante trenes de estímulos a frecuencias variables. Estímulos únicos pueden despolarizar neuronas y producir efectos medibles. Trenes de estímulos pueden modificar la excitabilidad cortical de la zona estimulada y de áreas remotas relacionadas a través de conexiones anatómicas funcionales. La estimulación magnética transcraneal puede dar pistas en la fisiopatología de los circuitos neuronales que subyacen en enfermedades neurológicas y psiquiátricas, pero se necesitan más estudios para establecer el papel de la estimulación magnética transcraneal en la clínica neurológica.

Transcranial magnetic stimulation is a non-invasive tool for the electrical stimulation of the cerebral cortex, and for evaluation of the excitability of the motor cortex and pathways. Transcranial magnetic stimulation can be applied as single pulses of stimulation, pairs of stimuli separated by variable intervals to the same or different brain areas, or as trains of repetitive stimuli at various frequencies. Single stimuli can depolarise neurons and evoke measurable effects. Series of stimuli (repetitive transcranial magnetic stimulation) can modify the excitability of the cerebral cortex at the stimulated site and also at remote areas along functional anatomical connections. TMS might provide novel insights into the pathophysiology of the neural circuitry underlying neurological and psychiatric disorders, but more work is needed to establish the role of transcranial magnetic stimulation in clinical neurology.

Monitorización neurofisiológica intraoperatoria: métodos en neurocirugía

La monitorización neurofisiológica intraoperatoria (MIO) utiliza las distintas técnicas neurofisiológicas en el quirófano para monitorizar la función nerviosa durante la cirugía, evitando posibles lesiones neurológicas, con lo que disminuye la morbilidad y mejora el manejo quirúrgico, permitiendo cirugías más agresivas y mejorando las estrategias quirúrgicas. Existen dos tipos de técnicas en la monitorización neurofisiológica, las de mapeo -que identifican las estructuras en riesgo- y las de monitorización propiamente dichas -que proveen un feed-back continuo de la función- así como sus complicaciones, que aunque infrecuentes, existen. Se exponen las técnicas quirúrgicas que se pueden utilizar en la monitorización así como una posible guia orientativa sobre su uso según la zona quirúrgica y las estructuras en riesgo. La MIO constituye uno de los avances más importantes que ha tenido lugar en la neurocirugía moderna.

IONM uses different neurophysiological techniques during surgery time, thus avoiding possible lesions to the neurological structures, making surgery safer and better. We describe two types of IONM: mapping techniques and monitoring techniques, as well as their advantages, disadvantages and complications. We look into the more useful techniques in this field, as well as providing orientation about its use according to the surgical areas and the neurological structures under risk. In conclusion, we affirm that IONM is one of the most important advances in modern neurosurgery.

Monitorización neurofisiológica intraoperatoria en cirugía de columna

La monitorización neurofisiológica intraoperatoria (MNIO) permite conocer el estado de las funciones neurológicas durante la cirugía, guiando al cirujano y minimizando los riesgos de lesión. En este trabajo se describen las diferentes técnicas neurofisiológicas disponibles para la MNIO en cirugía del raquis (potenciales evocados somatosensoriales, potenciales evocados motores, neurografía, electromiografía, reflejos y potenciales evocados dermatómicos), que se emplearán a criterio del neurofisiólogo según las estructuras nerviosas en riesgo. Para el éxito de la monitorización es indispensable la coordinación entre todos los profesionales del equipo. En el caso de que la MNIO muestre alteraciones, en primer lugar, el neurofisiólogo debe asegurar la integridad del sistema de registro. A continuación, el anestesista valorará la presión sanguínea, oxigenación, ventilación y hematocrito adecuados y revertirá los cambios recientes realizados en la anestesia. Por último, el cirujano, debería detener la intervención e intentar determinar la causa para revertirla en el caso de que fuera posible.

Intraoperative neurophysiological monitoring (IONM) makes it possible to determine the status of neurological function during surgery. It guides the surgeon and minimises the risk of injury. This paper describes the different techniques available for IONM in spine surgery (somatosensory evoked potentials, motor evoked potentials, neurography, electromyography, reflexes and dermatomic evoked potentials), which neurophysiologists employ depending on the nerve structures at risk. In order for monitoring to be successful, coordination between all members of the surgical team is essential. In the event of IONM registering alterations, the neurophysiologist must first check the integrity of the recording system. The anaesthetist should then assess blood pressure, oxygen levels, ventilation and haematocrit values, and revert recent anaesthetic changes. Finally, the surgeon must stop the procedure and try to determine the cause of the event, and correct it if possible.