Vol 5. N°1. 2010  |  Mayo de 2010


ARTÍCULOS CIENTÍFICOS

MICRODIÁLISIS CEREBRAL, UNA HERRAMIENTA PROMISORIA PARA EL ESTUDIO NEUROQUÍMICO EN NEUROCIRUGÍA: UNA DESCRIPCIÓN TÉCNICA

Sergio A. Sacchettoni, MD; Pedro Rada, MD; Luis Teneud, MD; Ramón Galué, MD; Juan Poincaré Abud, MD; Juan Félix Del Corral, MD
(Pág. 30)


RESUMEN:

Introducción: En Venezuela, desde 1997 estamos empleando la técnica de la microdiálisis cerebral (MDC) durante las cirugías estereotáxicas para la enfermedad de Parkinson (EP) y el trastorno obsesivo compulsivo (TOC) para estudiar la neuroquímica de los circuitos neuronales involucrados en la fisiopatología de dichas enfermedades, al monitorear las concentraciones de los neurotransmisores excitatorios e inhibitorios y sus variaciones en respuesta a la aplicación de impulsos eléctricos de alta frecuencia y al procedimiento de ablación o electromodulación.

Materiales y método: Para el estudio de la EP utilizamos la MDC dinámica y múltiple durante las talamotomías, palidotomías y el implante de electrodos de neuromodulación en el núcleo subtalámico (NST). Se tomaron muestras empleando sondas de microdiálisis colocadas en el globo pálido interno (GPi) y/o núcleo ventrolateral (VL) del tálamo en varios momentos: antes, durante y después de la aplicación de impulsos eléctricos de alta frecuencia (inhibitorios, a 100-120 Hz y 2-4 V) en los ""blancos"" quirúrgicos (NST, GPi o VL) y finalmente, después de la ablación por radiofrecuencia (talamotomía o palidotomía) o después de la colocación de los electrodos de neuromodulación. La MDC se realiza con el paciente despierto, sin ninguna sedación. Para el estudio del TOC tomamos las muestras del núcleo dorsomediano del tálamo, en el lado derecho o en forma bilateral, antes, durante y después de producir la ablación (cingulotomía) en cada uno de los lados.

Resultados: En los pacientes con EP, la concentración de GABA extracelular en el VL disminuyó durante la aplicación de impulsos eléctricos de alta frecuencia en el GPi y retornó a su valor inicial una vez que se suspendió la inhibición eléctrica y disminuyó significativamente de manera definitiva luego de su destrucción (palidotomía) o de manera reversible con la electromodulación del GPi. El nivel de glutamato (Glu) disminuyó cuando los impulsos eléctricos se aplicaron sobre el NST (""vía indirecta"" de los ganglios basales). Además, en el momento de aplicar impulsos eléctricos en el NST se produce un aumento de la concentración de GABA en el GPi, que normalmente debería ser liberado por los axones putaminales (""vía directa""). En los pacientes con TOC, el nivel de GABA en el núcleo dorsomediano (DM) del tálamo derecho disminuyó discretamente con la cingulotomía izquierda (contralateral) y de manera más acentuada con la cingulotomía derecha (homolateral).

Discusión y conclusiones: La disminución de los niveles de GABA en el VL y de Glu en el GPi durante la aplicación de impulsos eléctricos en el GPi o NST, respectivamente, es algo que se espera, según el modelo fisiopatológico de los ganglios basales aceptado actualmente. Ahora bien, la elevación del nivel de GABA en el GPi durante la aplicación de impulsos eléctricos en el NST nos sugiere una interacción entre las vías ""directa"" e ""indirecta"", que hasta ahora era desconocida. Y los hallazgos en la psicocirugía parecen confirmar que el TOC tiene su sustrato fisiopatológico en los ganglios basales; por ello, podríamos proponer que el TOC tiene un mecanismo semejante al de la EP. Estos resultados, aunque aún no tienen significancia estadística, nos alientan a continuar esta investigación.


PALABRAS CLAVE: cirugía de Parkinson; microdiálisis cerebral; electromodulación cerebral profunda; núcleo subtalámico; globo pálido interno; tálamo


ABSTRACT:

Introduction: In Venezuela, since 1997 we are using the technique of cerebral microdialysis (CMD) during stereotactic surgery for Parkinson's disease (PD) and obsessive compulsive disorder (OCD) to study the neurochemistry of neuronal circuits involved in the pathophysiology of these diseases, by monitoring the concentrations of excitatory and inhibitory neurotransmitters and their variations in response to the application of high frequency electrical impulses and to radiofrequency ablation or DBS procedures.

Materials and methods: In order to study PD, we used the multiple and dynamic CMD technique during thalamotomy, pallidotomy and implantation of DBS electrodes in the subthalamic nucleus (STN). Samples were collected using CMD probes placed in the globus pallidum internae (GPi) and / or ventrolateral nucleus (VL) of the thalamus at various times: before, during and after application of high frequency electrical impulses (inhibitory, 100-120 Hz and 2-4 V) in the surgical ""target"" (STN, GPi, or VL), and finally, after radiofrequency ablation (thalamotomy or pallidotomy) or after placement of the electrodes of neuromodulation. The CMD is performed with the patient awake, without sedation. For the study of OCD, we took samples from the dorsomedian thalamus, on the right side or bilaterally, before, during and after ablation (cingulotomy) on each side.

Results: In patients with PD, the concentration of extracellular GABA in the VL decreased during the application of high frequency electrical impulses in the GPi and returned to its initial value after the electrical inhibition was suspended, and decreased permanently after destruction of the GPi (pallidotomy) or reversibly with the DBS of the GPi. The level of glutamate (Glu) decreased when the electrical impulses were applied on the STN (""indirect pathway"" of the basal ganglia). In addition, when we applied electrical impulses in the STN, there was an increase in the concentration of GABA in the GPi, which should normally be released by the axons from the putamen (""direct path""). In patients with OCD, the level of GABA in the dorsomedian nucleus (DM) of the right thalamus decreased discreetly after left cingulotomy (contralateral) and more pronouncedly with right cingulotomy (ipsilateral).

Discussion and conclusions: We observed decreased GABA levels in the VL and Glu in the GPi during application of electrical impulses in the GPi or the STN, respectively, which is expected according to the pathophysiological model of the basal ganglia currently accepted. However, raising the level of GABA in the GPi during the application of electrical impulses in the NST suggests an interaction between direct and indirect pathways, which was unknown until now. And the psychosurgery findings seem to confirm that OCD has its pathophysiological substrate in the basal ganglia, hence, we could propose that OCD has a mechanism similar to the PD. These results, although no statistically significant, encourage us to continue this research.


KEY WORDS: surgery of Parkinson's disease; cerebral microdialysis; deep brain stimulation (DBS); subthalamic nucleus; globus pallidum intarnae; thalamus


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