Mapping cerebral

Aspectos generales

Los avances en las técnicas de mapeo cerebral han permitido una comprensión mejor de la organización dinámica del cerebro humano, es decir, en subredes neuronales a gran escala, trabajando en paralelo, de manera deslocalizada e interactivamente.

Los puntos de referencia anatómicos clásicos no son suficientes hoy en día para garantizar una calidad de vida óptima en pacientes con tumores cerebrales que se someten a una cirugía con intención de resección máxima: el mapping funcional individual es obligado para optimizar la resección de acuerdo con las estructuras elocuentes corticales y subcorticales únicas para cada paciente.

Las técnicas actuales de neuroimagen funcional preoperatoria no invasiva no están suficientemente desarrolladas para identificar con precisión los tractos de la sustancia blanca que intervienen en el procesamiento cerebral, particular las funciones cognitivas de orden superior. Es por eso, que el mapeo intraoperatorio mediante el uso de la estimulación eléctrica cortical directa es el procedimiento estándar para resecar los gliomas difusos.

En pacientes despiertos, es posible lograr un mapeo extenso, no sólo de las funciones sensoriomotoras y lingüísticas, sino también de las funciones cognitivas y emocionales.

La estimulación cortical y axonal permiten una investigación precisa de los circuitos neuronales en pacientes con glioma, para detectar no solo un posible re-mapeo cortical generado por el propio tumor, sino que además permite conocer la variabilidad interindividual, con el objetivo de localizar en tiempo real los límites aceptables de resección quirúrgica mejorando tanto los resultados oncológicos (no solo basados en las anomalías del FLAIR-T2), como los resultados funcionales.

La planificación y estudio mediante mapeo cortical preoperatorio e intraoperatorio se utilizan para describir la relación del tumor en relación a las áreas corticales adyacentes elocuentes y de asociación para lograr una resección quirúrgica máxima sin secuelas neurológicas. Un estudio que englobe las imágenes anatómicas, funcionales y metabólicas proporciona una visión integral de la localización, la naturaleza del tumor y su relación con la corteza cerebral adyacente. Las pruebas neuropsicológicas preoperatorias y postoperatorias pueden identificar igualmente déficits cognitivos, motores y de lenguaje finos para poder valorar de forma más eficaz al paciente antes de la intervención y realizar una resección máxima segura óptima.

La tomografía computarizada craneal es útil para identificar el tejido óseo y la presencia de calcificación dentro del lecho tumoral. Sin embargo, el detalle anatómico proporcionado por las imágenes por resonancia magnética es exquisito y proporciona puntos de referencia anatómicos corticales que son útiles en la planificación preoperatoria. Los patrones morfológicos predecibles de surcos y circunvoluciones permiten la identificación de la corteza sensorial y motora y los centros del habla. Sin embargo, debido a la variabilidad interindividual anatomo-funcional, estas referencias anatómicas y estructurales son importantes, pero no lo suficientes.

Además, los "límites tumorales" no existen en los gliomas difusos, porque estos tumores migran dentro del parénquima cerebral, especialmente a lo largo de los tractos de la sustancia blanca. Como consecuencia de esto, en la última década, se ha evolucionado de la "cirugía guiada por imágenes" a "cirugía guiada por mapping funcional", es decir, para lograr la resección de tumores próximos a estructuras elocuentes, tanto a nivel cortical como subcortical.

Los avances en el mapping cerebral han ayudado enormemente en el tratamiento quirúrgico de los pacientes con glioma, mejorando los resultados funcionales y oncológicos.

Mapping preoperatorio

La planificación preoperatoria es seguramente lo más importante en la preparación para la cirugía cerebral funcional. Los objetivos son:

- Localización exacta del tumor, en relación con el conocimiento que tenemos sobre la anatomía funcional y las redes neuronales.

- Déficits cognitivos encontrados con la evaluación neuropsicológica.

 

De hecho, cualquier déficit leve en un área cognitiva concreta evidencia que se ha alcanzado el límite de plasticidad de las redes neuronales lesionadas, lo que significa que debe mapearse si se quiere preservar en la cirugía. Dependiendo de las habilidades previas del paciente relacionadas con su vida previa deberán seleccionarse con cuidado aquellas que deban ser mejor conservadas tras la cirugía.

Aunque ninguno de los métodos actuales es tan preciso como la estimulación cortical directa con el paciente despierto, pueden ser importantes y de gran ayuda cuando dicha cirugía está contraindicada.

Resonancia magnética cerebral basada en tareas (T-fMRI)

Las diferencias espaciales entre los resultados del mapping cerebral mediante T-fMRI no invasivo y el mapping mediante estimulación cortical directa intraoperatoria sigue sin entenderse. En las áreas motoras primarias, el grado de correlación es bastante alto, aunque no perfecto (sensibilidad del 71%).

 

El problema es mucho más complejo para localizar las funciones cognitivas superiores como el lenguaje. Algunos estudios han intentado estudiar el problema realizando una comparación entre las áreas activadas en la T-fMRI y mediante estimulación cortical directa intraoperatoria de áreas elocuentes. Se observó que la sensibilidad y la especificidad de la T-fMRI son demasiado bajas como para conocer con precisión los límites funcionales en la corteza motora únicamente con este método. Cabe destacar que la llegada de la RM de 3 Teslas no mejoró los resultados de la fMRI.

Estimulación cerebral transcraneal repetitiva (rTMS)

Los mapas cerebrales motores obtenidos mediante rTMS neuronavegada están altamente correlacionados con los mapas intraoperatorios obtenidos por estimulación cortical directa. Cuando se utiliza para planificar el tratamiento quirúrgico en tumores cerebrales malignos, la rTMS es más eficaz que la T-fMRI. Esto es debido al edema y la redistribución vascular, que distorsionan la señal generada en la T-fMRI.

Por esta razón, la rTMS parece ser el método adecuado para el mapping preoperatorio de las áreas motoras primarias. Para localizar adecuadamente el lenguaje, sigue habiendo controversia, aunque ya se ha dicho que la rTMS es más sensible que la T-fMRI e incluso la estimulación cortical directa intraoperatoria.

Tractografía

La tractografía preoperatoria está siendo cada vez más utilizada entre los cirujanos neurooncológicos. Esta modalidad de MRI permite localizar los tractos de la sustancia blanca del cerebro. Los tractogramas pueden ser fusionados a los sistemas de neuronavegación, permitiendo combinarlo con la estimulación intraoperatoria, tanto para funciones motoras del tracto piramidal como para las funciones lingüísticas de los tractos dorsal y ventral.

Sin embargo, presentan varios inconvenientes. El primero es la variabilidad de los diferentes algoritmos utilizados para obtener los tractos y la segunda, el desconocimiento del déficit neurológico concreto que causaría el daño de los diferentes tractos dibujados.

Los métodos de mapping preoperatorios son cada vez más importantes para conocer la anatomía funcional y estructural del cerebro. Los datos provenientes de todos estos métodos (T-fMRI, R-fMRI, tractografía, rTMS) podrían integrarse por medio de modelos biocomputacionales del cerebro, permitiendo mejores correlaciones con la estimulación cortical directa y los resultados neuroquirúrgicos en un futuro cercano.

 

 

Mapping intraoperatorio

Estimulación cortical motora con anestesia general

Las áreas motoras primarias pueden ser identificadas durante la anestesia general mediante estimulación eléctrica cortical directa. Esta técnica, introducida por Penfield, consiste en aplicar una corriente de 60 Hz durante unos segundos (lo que llamamos la estimulación de Ojemann, OS), hasta que se produce un movimiento.

Igualmente, hace unos 20 años se introdujo la técnica train of five. Se trata de estimular la corteza a una frecuencia más alta (300-500 Hz) que permite que la intensidad de la descarga cortical sea menor para llegar a estimular la contracción muscular. Esta técnica requiere una tecnología superior y de neurofisiólogos más expertos que puedan interpretar las respuestas durante la intervención, por eso, debido a estos inconvenientes, se tiende a realizar las operaciones con el paciente despierto.

Potenciales evocados cortico-corticales (CCEP) para estudiar el lenguaje

Hasta ahora, la cirugía despierta era la única manera de identificar las áreas corticales elocuentes para las funciones no motoras. Sin embargo, la técnica del CCEP, iniciada en 2004 por Matusmoto y colaboradores mostraron resultados prometedores para localizar funciones de lenguaje bajo anestesia general. La estimulación de áreas frontales generaba potenciales evocados en áreas temporales y a la inversa y obteniéndose una respuesta similar tanto en pacientes despiertos como con anestesia general. Esta nueva tecnología es prometedora y está en fases iniciales.

Mapping cortical durante la cirugía despierta

Existen varias técnicas para el mapping intraoperatorio en un paciente despierto. El método inicial más sencillo consiste en registrar la actividad eléctrica cortical (mediante electrocorticografía, ECoG) mientras el paciente está realizando una tarea. Este método es interesante, porque toda la superficie cortical se puede registrar en un período breve de tiempo. Sin embargo, esta técnica es bastante sofisticada, limitando actualmente su uso en la práctica diaria.

Es importante señalar que, de manera similar a la T-fMRI, la ECoG es poco efectiva para distinguir áreas asociativas de áreas primarias. Por lo tanto, sólo los métodos que interfieren de manera directa con las redes neuronales pueden distinguirlas.

Hay dos maneras diferentes de interferir con las redes neuronales cerebrales: con enfriamiento y mediante estimulación eléctrica, siendo esta última la que se utiliza hoy en día.

En comparación con el mapping motor que se hace con el paciente en anestesia general, el mapping motor con el paciente despierto ofrece la posibilidad de valorar no sólo los movimientos simples, sino también la evaluación de movimientos complejos. En estudios recientes, se ha demostrado que, de hecho, el 95% de los sitios que bloquean movimientos complejos repetitivos o la coordinación bilateral se encuentran en la convexidad de la circunvolución frontal superior, mientras que sólo el 5% se encuentra en la parte mesial de la misma. Además, la cirugía despierta permite tener información de las áreas sensoriales (por lo general las áreas parietales): por ejemplo, puede decir al cirujano durante la estimulación «ya no siento mi pierna», ayudando a preservar la función de estas áreas.

Área visual primaria

La preservación de las áreas visuales primarias en ambos lados del surco calcarino es de suma importancia. De hecho, se debe avisar al paciente que el permiso de conducir no es válido en el caso de tener hemianopsia visual. Con los primeros trabajos en 1968, la estimulación eléctrica de la corteza visual primaria genera principalmente fenómenos positivos, como el fotopsias. Además, igual que para cualquier área motora o sensorial primaria, apenas hay plasticidad neuronal, lo que significa que los puntos de referencia anatómicos permiten localizar las áreas visuales primarias de forma segura.

Lenguaje

El lenguaje es la función más frecuentemente mapeada durante la cirugía despierta. Desde los primeros trabajos de Penfield, la tecnología es similar: la aplicación de la estimulación eléctrica durante un período de 3 – 4 s altera la tarea del lenguaje.

Sin embargo, la clasificación de las diferentes alteraciones del lenguaje producidos durante los mapeos se ha mejorado recientemente: es de suma importancia distinguir la detención motora, la detención del habla y la anomia.

Normalmente, la evaluación del lenguaje se realiza a través de una tarea de denominación de imagen. Esto plantea una pregunta que se sigue debatiendo: ¿es suficiente evaluar una función tan compleja como el lenguaje simplemente nombrando imágenes?

 

La denominación de las imágenes permite investigar los dos componentes principales del lenguaje: la fonología y la semántica. El logopeda puede hacer la distinción entre la parafasia fonológica (por ejemplo, tronco en lugar de perro) frente a la parafasia semántica (por ejemplo, gato en lugar de perro).

 

Según el actual modelo anatomo-funcional se mapean estos dos componentes, la vía dorsal para la fonología y la vía ventral para la semántica. Sin embargo, en la superficie cortical, no existe una clara separación espacial entre las áreas fonológicas y semánticas. Hay para cada dominio, tres clústeres en el hemisferio izquierdo: uno en la pars triangularis, otro en el extremo posterior del giro frontal medio, y otro en la parte posterior del giro temporal superior.

 

La gran variabilidad anatomo-funcional entre los pacientes demuestra una vez más la necesidad de mapping intraoperatorio en el paciente despierto. En algunos casos se ha observado que los sistemas fonológicos y semánticos no son anatómicamente separables a nivel cortical: cuando tras la estimulación la respuesta del paciente es una anomia, no se puede concluir si se trata de una perturbación del sistema fonológico o semántico, o ambos.

Por lo tanto, la capacidad de nombrar una imagen asegura que las habilidades fonológicas y léxico-semánticas están preservadas. Sin embargo, debe tenerse en cuenta que la nominación no justifica que la semántica este preservada. Se ha demostrado una disociación entre la nominación de la imagen y la prueba de la pirámide-palmera (PPTT), una tarea de asociación semántica: en algunas áreas temporales superiores y fronto-operculares, los pacientes pudieron nombrar imágenes, sin poder hacer la asociación semántica.

Por otro lado, el lenguaje requiere algo más que fonología y semántica básica: la sintaxis, que es la capacidad para encontrar el significado de una frase, sus reglas y los vínculos entre las palabras. Curiosamente, aunque algunos pacientes exhiben dificultades para entender las frases sintácticamente más complejas en el curso postoperatorio inmediato, raramente se observan déficits sintácticos permanentes después de la cirugía despierta en la que se ha evaluado la nominación de imagen. Tampoco se han notificado casos de pacientes con un déficit de repetición de larga duración.

Sin embargo, se debe mencionar que se han comunicado casos con déficits para la nominación de nombres propios después de la lobectomía temporal anterior izquierda. Mientras que este déficit puede prevenirse añadiendo una tarea de nombrar caras famosas, debe valorarse caso por caso con el beneficio oncológico: de hecho, el impacto en la vida cotidiana de una incapacidad para nombrar nombres propios es muy variable en cada paciente.

Del mismo modo, se debe evaluar a los pacientes en su lengua materna y secundaria para pacientes bilingües.

Por último, la lectura es una parte esencial de las habilidades lingüísticas. Se ha demostrado que la eliminación del área visual de formación de las palabras (VWFA) produce un déficit de lectura duradero, mientras que su identificación por estimulación cortical directa permite preservar las habilidades de lectura. Además, en el área temporo-occipital basal, diferentes estudios describieron alteraciones específicas de la lectura al estimular el giro temporal superior izquierdo en su parte posterior, el giro supramarginal izquierdo y también la parte posterior de giro frontal inferior y medio izquierdos.

Desde un punto de vista práctico, estos resultados muestran que la lectura per se necesita ser investigada únicamente en el hemisferio dominante (izquierdo) temporo-occipital posterior, y se observan pocas alteraciones en el lóbulo temporal anterior. Esto contrasta de alguna manera con el modelo triangular, en el que se ha demostrado recientemente que la conversión semántico-fonológica de la lectura se realiza en el lóbulo temporal anterior. Además, en este modelo no se estudió la función de las regiones frontales inferior y medias posteriores.

Consciencia espacial

Sabemos, a partir de estudios de accidentes cerebrovasculares, que las lesiones del lóbulo parietal derecho pueden producir negligencia espacial contralateral siendo un déficit bastante incapacitante.

Esas regiones se centran alrededor de la unión temporo-parietal siendo el lóbulo parietal superior menos sensible.

Al igual que en el lenguaje, es probable que la conciencia espacial esté mediada por áreas corticales interconectadas.

La evaluación se realiza mediante el test de bisección: se le pide al paciente que dibuje el medio de una línea de 20 cm. En caso de negligencia espacial unilateral (generada transitoriamente por la estimulación eléctrica), el paciente se desviará a la derecha de la línea.

Cálculo

La localización neuronal del cálculo mental se ha estudiado mediante T-fMRI. Se trata de un amplio conjunto de áreas, agrupadas en tres redes diferentes. Se distingue el segmento horizontal del surco intraparietal (bilateralmente) para el procesamiento de cantidades, el giro angular izquierdo para la manipulación de números en la modalidad verbal y las regiones parietales superiores bilateralmente para fijar la atención (siendo esta red no específica para las manipulaciones numéricas).

 

Algunos sitios eran específicos para el cálculo e incluso para un subtipo de cálculo (sustracción frente a la multiplicación), mientras que algunos otros también están relacionados con las alteraciones del lenguaje.

En comparación con el mapeo de idiomas, hay muy pocos trabajos sobre el mapeo de cálculo mental. Esto puede ser debido a la escasa frecuencia del glioma difuso de bajo grado en la zona parietal. Hay que tener en cuenta la importancia de esta área para el paciente. Algunos pacientes con profesiones como ingeniería o matemáticas pueden verse muy afectados.

Mapping axonal con anestesia general

La técnica train to 5 (To5) se está convirtiendo en una herramienta habitual para el mapeo axonal del tracto cortico-espinal. La monitorización continua se puede lograr estimulando con el instrumental quirúrgico, ya sea el aspirador ultrasónico o el mismo aspirador. Parece ser un método adecuado, tanto para la identificación tanto cortical como axonal de la vía cortico-espinal.

 

Sin embargo, debe tenerse en cuenta que, con esta técnica, actualmente no es posible evaluar la funciones motoras de orden superior y la única manera de monitorizar estas funciones es el mapeo eléctrico intraoperatorio con el paciente despierto.

Mapping axonal con paciente despierto

La posibilidad de poder evaluar los movimientos repetitivos y la coordinación bimanual en el paciente despierto amplió las expectativas y futuras investigaciones con el mapeo de las vías axonales de las funciones motoras. Particularmente, la estimulación de las fibras situadas en la profundidad del surco precentral produce dificultad en los movimientos repetitivos de extremidades unilaterales o bilaterales.

Se ha argumentado que la vía estimulada tiene proyección directa en la médula espinal. Además, la red neuronal para el control motor también puede incluir el tracto oblicuo frontal (que une el área motora suplementaria con la pars opercularis/vpmc) y el tracto fronto-estriatal.

Esto no es sorprendente, teniendo en cuenta que el tracto oblicuo frontal hace de vínculo entre los dos grupos de áreas de motoras negativas. Con la experiencia en la cirugía con el mapeo del motor bajo anestesia general, sabemos que la resección de estas vías conducirá al llamado «síndrome de área motora suplementaria», con una acinesia transitoria (y mutismo cuando se afecta el lado dominante izquierdo).

 

Una vez más, el beneficio oncológico debe ser cuidadosamente equilibrado para cada paciente: es importante preservar un alto nivel de coordinación motora en un jugador de tenis o un pianista, mientras que podría no ser necesario para un gerente de ventas.

Con respecto al lenguaje, se han hecho muchos avances y podemos resumir que los errores fonológicos se encuentran con más frecuencia tras la estimulación del fascículo arcuato, mientras que las perseveraciones y los errores semánticos se encuentran con más frecuencia por la estimulación del fascículo fronto-occipital inferior.

 

Las alteraciones en la fluidez del habla se producen al estimular los tractos oblicuos y fronto-estriatal, que comunican el área motora suplementaria con la pars opercularis/vpmc y la cabeza del núcleo caudado respectivamente.

La estimulación del área de formación de la palabra visual (VWFA) (es decir, la parte posterior del fascículo longitudinal inferior) induce alexia completa; la estimulación de la sustancia blanca adyacente a la parte anterior del VWFA induce dificultades para la lectura; la estimulación de la sustancia blanca localizada superiormente al VWFA genera también dificultades tanto para las palabras.

 

Estos hallazgos sugieren que la parte posterior del fascículo arcuato está involucrado en el control ejecutivo que regula el equilibrio entre las vías semánticas y fonológicas.

Todos estos avances han sido realizados con ayuda de los estudios neuropsicológicos y el redescubrimiento de los tractos de la sustancia blanca gracias a las técnicas de tractografía cerebral.

Con respecto al sistema visual, se debe mencionar que las pruebas intraoperatorias realizadas actualmente siguen siendo difíciles de interpretar, porque la estimulación axonal puede generar defectos visuales negativos en lugar de fenómenos positivos.

 

Por lo tanto, es necesario utilizar tests como la denominación de imagen con imágenes distribuidas en los diferentes cuadrantes. Sin embargo, debido a que el paciente puede compensar con los movimientos oculares, esto no es una metodología fiable al 100%.

Con respecto a la consciencia espacial, la estimulación de segunda rama del fascículo longitudinal superior se relaciona con desviaciones de la derecha en el test de bisección de línea.

 

Plasticidad

La resección quirúrgica tumoral se detiene al comprobar mediante el mapping la aparición de áreas que generan déficits funcionales en un paciente despierto. A pesar de esto, en el postoperatorio inmediato, se observa frecuentemente una afectación transitoria de uno o varios dominios cognitivos.

 

La aparición de este deterioro no siempre es inmediata, y puede tener lugar entre los días 1 y 3 postquirúrgicos. La explicación clásica de este retraso es la aparición del edema cerebral al cabo de unas horas. Además, se especula que en los primeros días postoperatorios, el cerebro está reorganizando intensamente sus conexiones, lo que resulta en un funcionamiento anómalo transitorio.

La recuperación generalmente se produce en dos etapas: una recuperación postoperatoria rápida y espontánea durante la primera semana después del deterioro inicial, y una recuperación más lenta que dura unos tres meses.

La rehabilitación debe ser intensiva y debe iniciarse lo antes posible, justo después de la cirugía. Debe estar bajo la supervisión de un logopeda o un neuropsicólogo experto.

Desde un punto de vista neurofisiológico, este largo plazo para la recuperación está directamente relacionado con el potencial de plasticidad del paciente, y se ha observado que dura más tiempo en pacientes mayores.

Bibliografía recomendada

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1/Mayo/2019