[spa] La plasticidad neuronal es una habilidad del sistema nervioso central que le permite
responder a estímulos intrínsecos o extrínsecos mediante una reorganización
estructural y funcional. Dichos cambios plásticos son esenciales para el normal
desarrollo de los circuitos cerebrales creando las diferencias en estos circuitos que
dotan a los seres vivos de su individualidad. Sin embargo, la neuroplasticidad puede
interferir negativamente en la correcta función del cerebro y en el comportamiento. A
este proceso se le conoce como plasticidad maladaptativa y se refiere a los cambios
plásticos en el sistema nervioso central que obstaculizan una óptima función cerebral. En este sentido, la presente tesis doctoral pretende explorar los cambios plásticos
asociados al envejecimiento y el uso de una técnica neuromoduladora para revertir los
cambios plásticos maladaptativos causados por el dolor crónico. Concretamente, los
objetivos principales de la tesis fueron: 1) examinar el deterioro de los procesos
inhibitorios de la información somatosensorial irrelevante en el envejecimiento, y 2)
modular la actividad sensoriomotora utilizando un entrenamiento en neurofeedback de
seis sesiones y explorar los cambios plásticos asociados en las cortezas motora y
somatosensorial, tanto en la actividad encefalográfica como en la metabólica, en
participantes sanas y en pacientes con fibromialgia. Para conseguir dichos objetivos, se
llevaron a cabo tres estudios. En el primer estudio se exploró el deterioro del gating
sensorial asociado al envejecimiento a partir de potenciales evocados
somatosensoriales derivados de un paradigma de estimulación táctil repetitiva en un
grupo de adultos sanos jóvenes y en un grupo de personas sanas mayores. Los
resultados mostraron una reducción del gating sensorial en etapas medias y tardías del
procesamiento de la información somatosensorial, indicando un deterioro en la
eficiencia de los mecanismos inhibitorios en respuesta a estimulación irrelevante
durante la evaluación cognitiva (procesos atencionales y de memoria) del estímulo
táctil. Sin embargo, no hubo diferencias entre grupos en el gating sensorial en fases
tempranas del procesamiento somatosensorial, que refleja una conservación del
control inhibitorio durante la codificación temprana de los estímulos táctiles
repetitivos en el envejecimiento. El segundo estudio demostró que las participantes
sanas entrenadas con neurofeedback fueron capaces de auto-modular su actividad
sensoriomotora, mostrando una mejora satisfactoria en la tarea y una conectividad
funcional aumentada entre áreas motoras y somatosensoriales durante el reposo. En el
tercer estudio, solo la mitad de las pacientes con fibromialgia fueron capaces de
obtener un rendimiento en tarea óptimo (buenas respondedoras), mientras que el resto
de pacientes tuvieron unos resultados conductuales al nivel del azar (malas
respondedoras). Las buenas respondedoras al entrenamiento en neurofeedback
redujeron significativamente el nivel de dolor e incrementaron tanto la modulación de
la actividad sensoriomotora como la conectividad funcional de áreas motoras y
somatosensoriales durante la última sesión de neurofeedback, mientras que no hubo
cambios en el nivel de dolor o en la actividad cerebral en las malas respondedoras.
Además, las buenas respondedoras fuera caracterizadas por un bajo impacto de los
síntomas del dolor y la fibromialgia, así como mejores niveles de calidad de vida,
comparadas con las malas respondedoras, indicando que solo aquellas participantes
con fibromialgia con menos severidad en los síntomas fueron capaces de entrenar de
forma óptima. En conclusión, la presente tesis doctoral aporta nueva información
sobre la plasticidad maladaptativa como los correlatos neuronales del deterioro de la
inhibición somatosensorial provocados por el en envejecimiento y el poder
neuromodulador del neurofeedback para revertir los cambios plásticos somatomotores
relacionados al dolor crónico.
[cat] La plasticitat neuronal és una habilitat del sistema nerviós central que li permet
respondre a estímuls intrínsecs o extrínsecs mitjançant una reorganització estructural i
funcional. Aquests canvis plàstics són essencials per al desenvolupament normal dels
circuits cerebrals, generant diferències en aquests circuits que doten als éssers vius de
la seva individualitat. No obstant això, la neuroplasticitat pot interferir negativament
en la correcta funció del cervell i en el comportament. Aquest procés es coneix com a
plasticitat maladaptativa i es refereix als canvis plàstics en el sistema nerviós central
que obstaculitzen una funció cerebral òptima. En aquest sentit, la present tesi doctoral
pretén explorar els canvis plàstics associats a l'envelliment, així com l'ús d'una tècnica
neuromoduladora per revertir els canvis plàstics maladaptatius causats pel dolor
crònic. Concretament, els objectius principals de la tesi van ser: 1) examinar el
deteriorament dels processos inhibitoris de la informació somatosensorial irrellevant
en l'envelliment, i 2) modular l'activitat sensoriomotora utilitzant un entrenament en
neurofeedback de sis sessions i explorar els canvis plàstics associats a les escorces
motora i somatosensorial, tant en l'activitat encefalogràfica com en la metabòlica, en
participants sans i en pacients amb fibromiàlgia. Per aconseguir aquests objectius, es
van dur a terme tres estudis. En el primer estudi es va explorar el deteriorament del
gating sensorial associat a l'envelliment a partir de potencials evocats somatosensorials
derivats d'un paradigma d'estimulació tàctil repetitiva en un grup d'adults sans joves i
en un grup de persones sanes majors. Els resultats van mostrar una reducció del gating
sensorial en etapes mitjanes i tardanes del processament de la informació
somatosensorial, indicant un deteriorament en l'eficiència dels mecanismes inhibitoris
en resposta a estimulació irrellevant durant l'avaluació cognitiva (processos
atencionals i de memòria) de l'estímul tàctil. No obstant això, no hi va haver
diferències entre grups en el gating sensorial en fases primerenques del processament
somatosensorial, reflectint una conservació del control inhibitori durant la codificació
primerenca dels estímuls tàctils repetitius en l'envelliment. El segon estudi va
demostrar que les participants sanes entrenades amb neurofeedback van ser capaces
d'automodular la seva activitat sensoriomotora, mostrant una millora satisfactòria en la
tasca i una connectivitat funcional augmentada entre àrees motores i somatosensorials
durant el repòs. En el tercer estudi, només la meitat de les pacients amb fibromiàlgia
van ser capaces d'obtenir un rendiment òptim durant la tasca (bones responedores),
mentre que la resta de pacients van tenir uns resultats conductuals al nivell de l'atzar
(males responedores). Les bones responedores a l'entrenament en neurofeedback van
reduir significativament el nivell de dolor i van incrementar tant la modulació de
l'activitat sensoriomotora com la connectivitat funcional d'àrees motores i
somatosensorials durant l'última sessió de neurofeedback, mentre que no hi va haver
canvis en el nivell de dolor o en l'activitat cerebral en les males responedores. A més,
les bones responedores es van caracteritzar per un baix impacte dels símptomes del
dolor i de la fibromiàlgia, així com millors nivells de qualitat de vida, comparades amb
les males responedores. Aquest fet indica que només aquelles participants amb fibromiàlgia amb menys severitat en els símptomes van ser capaces d'entrenar de
forma òptima. En conclusió, la present tesi doctoral aporta nova informació sobre la
plasticitat maladaptativa, com els correlats neuronals del deteriorament de la inhibició
somatosensorial provocats per l’envelliment, i el poder neuromodulador del
neurofeedback per revertir els canvis plàstics somatomotors relacionats amb el dolor
crònic.
[eng] Neuronal plasticity is the ability of the central nervous system to respond to internal
and external stimuli through structural and functional reorganization. However, plastic
changes can also negatively interfere with brain function and behavior in some
neurological conditions. This process is known as maladaptive plasticity and refers to
plastic changes in the central nervous system that disrupt proper brain function. In this
sense, the present doctoral thesis explores the plastic changes associated with aging
and the use of neuromodulation-based techniques to reverse the maladaptive plastic
changes caused by chronic pain. Specifically, the main objectives of the thesis were: 1)
to examine whether aging is associated with changes in the inhibitory mechanisms
associated with the processing of somatosensory information, and 2) to examine
whether the self-regulation of sensorimotor activity through the training of
Neurofeedback can reverse the plastic changes seen in chronic pain on motor and
somatosensory cortices. To achieve these goals, three studies were conducted using
EEG recording (event-related potentials and brain oscillations) and functional
magnetic resonance imaging (fMRI) (studies 2 and 3 only). The first study explored
the somatosensory activation phenomenon caused by repetitive tactile stimulation in
healthy young and older participants. The results showed significant reductions in
somatosensory activation in the middle and late stages of somatosensory information
processing in older participants, suggesting reduced efficiency of inhibitory
mechanisms during cognitive assessment (attention and memory processes), but not
during the early coding of irrelevant and repetitive tactile stimuli. The second study
demonstrated that most healthy participants were able to self-regulate sensorimotor
activity through neurofeedback training, and that these plastic changes were related to
increased functional connectivity between the motor and somatosensory brain areas at
rest. Finally, the third study revealed that only half of the patients with chronic pain
(fibromyalgia syndrome) were able to self-regulate their sensorimotor rhythm.
Furthermore, the results demonstrated that good responders to neurofeedback training
significantly reduced pain and increased functional connectivity of motor and
somatosensory brain areas. Interestingly, those patients who learned self-regulation of
sensorimotor activity were also characterized by having a lower impact of fibromyalgia and pain symptoms, as well as a better health-related quality of life
compared to those who were unable to learn. In conclusion, the present doctoral thesis
provides new data on the plastic changes in somatosensory processing related to aging
and chronic pain, and shows that these changes could be partially reversed through
neurofeedback training. Future research should further explore whether neurofeedback
training could also be useful in reducing the impact of aging and pain on
somatosensory processing over time.