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ABSTRACT: Las lesiones cerebrales traumáticas de leves a moderadas (TBI, por sus siglas en inglés) debidas a la exposición al estallido son frecuentemente diagnosticadas en veteranos que regresan de las guerras en Irak y Afganistán. Sin embargo, no está claro si el daño neuronal resultante del TBI por explosión difiere del encontrado en TBI debido a un trauma de fuerza contundente (por ejemplo, caídas y choques de vehículos motorizados). También se sabe poco sobre los efectos del TBI por explosión en las redes neuronales, especialmente a largo plazo. Debido a que el deterioro en la memoria de trabajo se ha relacionado con una LCT de fuerza contundente, el presente estudio de resonancia magnética funcional (fMRI) buscó investigar si la activación cerebral en respuesta a una tarea de memoria operativa discriminaría la fuerza bruta del TBI por explosión. Veinticinco veteranos (edad media = 29.8 años, desviación estándar = 6.01 años, 1 mujer) que sufrieron una lesión cerebral traumática debido a una explosión un promedio de 4.2 años antes de la inscripción y 25 civiles (edad promedio = 27. años, desviación estándar = 6.68 años, 4 mujeres) con una lesión cerebral traumática debido a un trauma de fuerza contundente realizaron la tarea de reconocimiento de elementos de Sternberg mientras se realizaba una resonancia magnética funcional. La tarea consistía en codificar 1, 3 o 5 elementos en la memoria de trabajo. Un grupo de 25 veteranos (edad promedio = 29.9 años, desviación estándar = 5.53 años, 0 mujeres) y un grupo de 25 civiles (edad promedio = 27.3 años, desviación estándar = 5.81 años, 0 mujeres) sin historia de TBI se sometieron a imágenes idénticas procedimientos y sirvió como controles. Los resultados indicaron que el grupo TBI civil y ambos grupos de control demostraron una relación monotónica entre el tamaño del conjunto de memoria de trabajo y la activación en el caudado derecho durante la codificación, mientras que el grupo TBI no lo corrigió (p <0.05, corregido para comparaciones múltiples usando False Discovery Rate). Blast TBI también se asoció con un peor rendimiento en la Tarea de reconocimiento de artículos de Sternberg en relación con los otros grupos, aunque no se encontraron otras diferencias de grupo en las medidas neuropsicológicas de la memoria episódica, la inhibición y la velocidad de procesamiento general. Estos resultados no se pueden atribuir a la atrofia del caudado o la presencia de síntomas de TEPT. Nuestros resultados apuntan a una vulnerabilidad específica del caudado a la lesión por explosión. Los cambios en la activación durante la Tarea de Reconocimiento de Objetos de Sternberg, y potencialmente otras tareas que reclutan al caudado, pueden servir como biomarcadores para el TBI por explosión.
INTRODUCCIÓN: La lesión cerebral traumática leve (TBI, por sus siglas en inglés) se define típicamente como una pérdida de conciencia (LOC) hasta 30 min, amnesia postraumática (PTA) que no excede las 24 h, o cualquier período de confusión o desorientación asociada con una lesión craneal no penetrante (Kristman et al., 2014) en el que un paciente acude a la asistencia sanitaria con una escala de Glasgow Coma Scale (GCS) (Teasdale y Jennett, 1974), puntuación de 13-15. La PTA define una TBI moderada hasta por 7 días y una pérdida de conciencia de hasta 24 horas. Tanto los TBI leves como los moderados (TBI) pueden tener consecuencias a largo plazo en la cognición (Vanderploeg et al., 2005; Salmond et al., 2006; Ruttan et al., 2008; Silver et al., 2009). El tipo de TBI más comúnmente estudiado se debe a los traumatismos por golpes contundentes que se producen en caídas, accidentes de vehículos, deportes de contacto y agresiones (Andriessen et al., 2011). La lesión axonal difusa, que ocurre cuando el cerebro acelera y desacelera dentro del cráneo (Adams et al., 1989), se considera el mecanismo principal de la LCT con fuerza contundente.
En contraste, el tipo más común de TBI en el personal militar es el resultado de la exposición a artefactos explosivos improvisados y granadas. Se ha estimado que el TBI, en gran parte debido
a la exposición al estallido, ocurre en 15-30% del personal de servicio (Hoge et al., 2008; Tanelian y Jaycox, 2008). Las explosiones explosivas pueden provocar varios tipos de lesiones: explosión primaria como resultado de cambios en la presión dentro del cerebro que provocan lesiones; explosión secundaria causada por el contacto con objetos externos que están animados por la explosión; y explosión terciaria que ocurre cuando el individuo se arroja contra una superficie externa, como el suelo o una pared. Cualquier otra lesión resultante de la explosión, por ejemplo, quemaduras, se conoce como explosión cuaternaria. Si bien los mecanismos que subyacen al TBI de explosión secundaria y terciaria son similares a los que se encuentran en los entornos sin explosión, se sabe menos acerca de los efectos del estallido primario en el cerebro.
Las explosiones explosivas están asociadas con aumentos transitorios en la presión atmosférica (sobrepresión) que producen un aumento dependiente de la dosis de la presión intracraneal (Saljo et al., 2009) y se han relacionado con lesiones neuronales, hemorragias y edemas (Cernak et al., 2001). Saljo et al., 2011). Las exlosiones también se ha asociado con la aceleración del cerebro (Courtney y Courtney, 2011; Goldstein et al., 2012; Sosa et al., 2013). Los estudios en animales sobre el TBI por explosión primaria revelaron una variedad de tipos de daños a las estructuras. Se han informado cambios moleculares en el tálamo, el hipotálamo y el hipocampo en ratones (Woods et al., 2013), así como la muerte celular en el núcleo accumbens en ratas (Sajja et al., 2013). En el tallo cerebral, se han encontrado microglia activada, indicadores de neuroinflamación en la sustancia negra de las ratas expuestas al estallido (Readnower et al., 2010), consistente con la pérdida de neuronas dopaminérgicas en la sustancia negra de las ratas con TBI no blástica ( Hutson et al., 2011). Sin embargo, se sabe menos sobre los cambios patológicos posteriores al TBI relacionado con el estallido en humanos. Por ejemplo, el tallo cerebral puede ser igual o incluso más vulnerable a los efectos del estallido (Taylor y Ford, 2009; Yeh et al., 2014) que las regiones frontales y temporales asociadas con una lesión cerebral traumática. Estas diferencias regionales entre las lesiones por onda expansiva y fuerza contusa pueden influir en el patrón de secuelas neurales y cognitivas de TBI.
Los estudios que han comparado directamente el TBI de onda expansiva y de fuerza contundente en síntoma, neurocognición y medidas psiquiátricas generalmente no informaron diferencias entre los grupos (Kennedy et al., 2010; Belanger et al., 2011; Luethcke et al., 2011; Cooper et al., 2012; Méndez et al., 2013; Dretsch et al., 2014; Mac Donald et al., 2014). En un estudio (Lippa et al., 2010), los veteranos con TBI por explosión respaldaron los síntomas cognitivos elevados en el Inventario de Síntomas Neuroconductuales (NSI) (Cicerone y Kalmar, 1995), una medida de síntomas posconmocionales, aproximadamente 3 años después de la lesión, y la gravedad de los síntomas fue similar a la informada por los veteranos con TCE no blástica; sin embargo, el NSI cuestiona el funcionamiento cognitivo general y puede no identificar las diferencias sutiles. Belanger et al. (2009) administraron cuatro pruebas estandarizadas que miden la memoria visual y verbal, la resolución de interferencia y el cociente intelectual para veteranos y no informaron diferencias en el rendimiento entre los dos tipos de LCT.
Otro enfoque para identificar las posibles diferencias entre las lesiones por onda expansiva y fuerza contusa implica imágenes cerebrales estructurales. Nuestro grupo no encontró diferencias cuando se compararon directamente los grupos de TBI de explosión y de fuerza roma en la presencia de lesiones cerebrales y volúmenes de la región cerebral (Fischer et al., 2014). Otro estudio (Jorge et al., 2012) utilizó imágenes de tensor de difusión (DTI) para investigar cambios en materia blanca en veteranos con TBI por explosión y civiles con LCT de fuerza contundente midiendo la anisotropía fraccional (FA) de los tractos de sustancia blanca completa y examinando la heterogeneidad en FA, o "baches". Los autores informaron que no hubo
2005; Lippa et al., 2010). Predijimos que los dos grupos de TBI demostrarían diferentes patrones de activación en los circuitos de memoria de trabajo.
MÉTODO
Participantes: Todos los procedimientos y estrategias de reclutamiento fueron revisados y aprobados por las juntas de revisión institucional de la Clínica Cleveland, Baylor College of Medicine (BCM), Louis Stokes Veterans Affairs Medical Center (VAMC) (Cleveland), Michael E. DeBakey VAMC (Houston) y el Departamento de Defensa de los Estados Unidos. Se inscribieron cuatro grupos de participantes: (1) veteranos que habían sido desplegados en las guerras de Afganistán e Irak (Operación Libertad Duradera y Operación Libertad Iraquí, OEF- OIF) que habían sufrido una lesión cerebral traumática relacionada con la explosión (milTBI), (2) OEF- Veteranos OIF que nunca habían sufrido una explosión y / o lesión en la cabeza y que sirvieron como controles para el grupo milTBI (milCON), (3) civiles con TBI (civTBI) debido a accidentes deportivos o de vehículos de motor y (4) civiles con lesiones ortopédicas quienes sirvieron como controles para el grupo civTBI (civCON). Los datos fueron recolectados en Cleveland Clinic y BCM. Setenta sujetos fueron estudiados en la Clínica Cleveland (16 milTBI, 21 milCON, 16 civTBI y 17 civCON), y 30 sujetos fueron vistos en BCM (9 milTBI, 4 milCON, 9 civTBI y 8 civCON).
El grupo de reclutamiento militar estaba formado por todos los veteranos de OEF-OIF que se habían registrado para los servicios relacionados con VAMC (no restringido a lesiones en la cabeza). Se enviaron cartas a aquellas personas que describieron el estudio y se les invitó a participar si sufrían un traumatismo craneoencefálico (miltbi) o si se les atendía pero no sufrían una lesión en la cabeza (milCON). Los veteranos también fueron reclutados mediante referencia al estudio por parte de los médicos del VA de Michael E. DeBakey, proyectos en curso, un registro de veteranos interesados en participar en la investigación y mediante anuncios publicados en universidades locales y periódicos. En Cleveland, los participantes civiles fueron reclutados principalmente a través de correos informativos enviados por su médico tratante en la Clínica Cleveland, y en Houston, los participantes civiles fueron reclutados de proyectos en curso, anuncios y referencias de amigos.
Los posibles participantes inicialmente se sometieron a un examen telefónico para determinar la elegibilidad. Aquellos participantes que cumplen con los criterios de inclusión / exclusión (ver a continuación) fueron invitados a someterse a una neuroimagen. Se hicieron intentos para unir los grupos en edad, sexo, educación y, para los participantes con TCE, el tiempo transcurrido desde la lesión. Consulte la Tabla 1. Los detalles específicos de los criterios de inclusión / exclusión para cada grupo son los siguientes.
Los participantes de milTBI sufrieron una lesión cerebral traumática relacionada con explosión durante el despliegue entre 1 y 6 años antes de la participación en este estudio. La elegibilidad para el grupo de milTBI incluyó el informe de una lesión inducida por un estallido que resultó en LOC, un período de PTA o alteración de la conciencia (AOC) después del evento. Esto se evaluó a través del autoinforme, pero con entrevistadores capacitados que investigaron y aclararon las respuestas en un intento de obtener la información más precisa posible. Si hubo un LOC, no superó las 24 horas de duración y, si se produjo PTA, no superó los 7 días. Los puntajes GCS no estaban disponibles. Dos sujetos con ITBI (8%) se caracterizaron por presentar una lesión de gravedad moderada debido, en un caso, a un autoinforme de LOC de 150 minutos después de la lesión y, en el otro caso, a un informe de PTA de aproximadamente 5 días. La clasificación moderada en ambos grupos de TBI se basó únicamente en el autoinforme de LOC /
PTA, que es inherentemente subjetivo, especialmente cuando se lo consulta años después de la lesión.
Para aquellos participantes con lesiones repetitivas en la cabeza, la más severa sirvió como la "lesión del índice" a los efectos de estimar el tiempo desde la lesión. Cualquier sujeto que reportó una TBI durante el período posterior al despliegue fue excluido. Los participantes de milCON se desempeñaron en servicio activo durante los 6 años anteriores, pero no tenían antecedentes de lesiones cerebrales, exposición a explosiones o LOC durante o antes de su despliegue. Este grupo controlaba la angustia emocional inespecífica asociada con el combate. El número de despliegues fue comparable para los grupos milTBI y milCON.
Los participantes de civTBI sufrieron una LCT de leve a moderada a través de mecanismos comunes no explosivos, como accidentes de vehículos motorizados o lesiones relacionadas con los deportes. La lesión en la cabeza ocurrió 1-6 años antes de la inscripción. Los participantes se excluyeron si se observaba lesión intracraneal en las imágenes cerebrales anteriores (si están disponibles). Un puntaje GCS (Teasdale y Jennett, 1974) entre 9 y 15 también era un criterio de elegibilidad si estaba disponible. Al igual que con los participantes del miltBI con lesiones múltiples en la cabeza, el CivTBI más severo sirvió como la "lesión del índice" para estimar el tiempo desde la lesión. La duración de LOC y PTA, derivada de registros médicos y autoinforme, no excedió 24 horas y 7 días, respectivamente, en 23 sujetos (92%). Dos sujetos de civTBI (8%) se caracterizaron por tener una lesión de gravedad moderada debido, en un caso, a una PTA informada de "aproximadamente un año" y, en el otro caso, "un par de semanas después del accidente".
Los participantes de civCON fueron elegidos para controlar los efectos no específicos de la lesión en los datos cognitivos y de imágenes cerebrales. Estos participantes no tenían antecedentes de lesión cerebral o LOC, ni exposición primaria a explosión. Las lesiones extracraneales se presentaron durante los 6 años anteriores e incluyeron daños en los ligamentos y fracturas de brazos y piernas debido a accidentes deportivos o automovilísticos.
Todos los posibles participantes fueron excluidos si alguno de los siguientes estaba presente: inglés no fluido, antecedentes de trastornos neurológicos asociados con disfunción cerebral y / o déficit cognitivo (p. Ej., Parálisis cerebral, retraso mental, epilepsia), antecedentes de trastorno psiquiátrico grave (p. Ej. , trastorno bipolar, esquizofrenia) con la excepción del TEPT, herida de bala penetrante en el cerebro o contraindicaciones para someterse a una IRM (p. ej., embarazo, implantes metálicos, claustrofobia). Los participantes potenciales también fueron excluidos en base al consumo significativo de alcohol y / o drogas mediante la prueba de identificación de trastornos por consumo de alcohol (AUDIT) (Babor, 2001) (puntaje de corte <20) y la prueba de detección de abuso de drogas 10 (DAST-10) (Skinner, 1982) (puntaje de corte <7).
Medidas de autoinforme: El Inventario de Síntomas Neuroconductuales (NSI) (Cicerone y Kalmar, 1995), que se determinó como válido y confiable en veteranos con TBI por explosión (King et al., 2012), se administró para caracterizar síntomas comúnmente autoinformados después de una conmoción cerebral. La severidad de los síntomas de TEPT en el último mes se midió con la lista de verificación de TEPT Civil (PCL-C) (Weathers et al., 1993). Los síntomas de depresión autoinformados se evaluaron con el Centro para el Estudio Epidemiológico de la Escala de Depresión (CES-D) (Radloff, 1977). El autoinforme del dolor y la fatiga se midió utilizando escalas analógicas visuales que varían de 0 a 10.
Medidas neuropsicológicas : Los participantes completaron una batería estándar de pruebas neuropsicológicas diseñadas para medir los déficits cognitivos más comúnmente asociados con
Análisis de imagen (MRI estructural): Los neurorradiólogos certificados por la junta (AR y SEJ) revisaron todas las exploraciones estructurales de resonancia magnética para determinar la patología incidental y relacionada con TBI. Se obtuvieron volúmenes cerebrales regionales cuantitativos utilizando el método de parcelación incorporado en el software Freesurfer 5. (http://freesurfer.net/fswiki) usando el atlas Desikan (Desikan et al., 2006). Los resultados de cada participante fueron inspeccionados visualmente por un solo evaluador para asegurar la precisión de la reconstrucción de la superficie cortical. La edición manual, cuando fue necesario, se realizó para optimizar la precisión. Las imprecisiones superficiales que involucran desprendimiento de cráneo o exclusión franca del parénquima cerebral fueron editadas ya sea por (1) agregar puntos de control para ayudar a FreeSurfer en la identificación de la sustancia blanca (ya que usa el límite WM / GM como punto de partida para reconstruir la superficie pial) , (2) fijando la tira del cráneo quitando la duramadre restante, o (3) agregando nuevamente en las secciones del cerebro que se quitaron inadvertidamente automáticamente. La corrección del volumen intracraneal (ICV) se logró dividiendo el volumen de interés por ICV y multiplicando por 100.
Análisis de imagen (fMRI): Los primeros 4 volúmenes preestatales de la serie de tiempo EPI fueron eliminados. Las imágenes restantes se desplazaron en el tiempo, se corrigieron el movimiento y se filtraron espacialmente usando un filtro Gaussiano 2D de 4 mm de ancho completo a la mitad de la mitad (FWHM) en el dominio de Fourier. Se utilizó un análisis de deconvolución para extraer la función de respuesta hemodinámica (HRF) a la tarea para cada uno de los tamaños establecidos (SS1, SS3 y SS5). Para fines de reducción de datos, el análisis de este estudio se centró en la fase Encode, que se caracterizó por la suma de los puntos HRF 2,8 y 5,6 s después del inicio del estímulo. Los mapas en t de Encode de sujetos individuales para los tipos de prueba SS1, SS3 y SS5 se convirtieron en z-maps y se transformaron en el espacio estereotáxico de Talairach (Talairach y Tournoux, 1988). Debido a que la actividad cerebral durante los errores puede ser diferente que durante las respuestas correctas, para informar la activación cerebral que se corresponde con el procesamiento de la memoria de trabajo, los eventos para los cuales las respuestas fueron errores se omitieron del análisis.
Los resultados en las regiones funcionales de interés (FROI) se definieron por regiones cerebrales que demostraron los efectos de la carga de la memoria de trabajo durante la fase Encode. Se generaron mapas T de efecto de carga para cada uno de los cuatro grupos (milTBI, milCON, civTBI y civCON). Un grupo significativo se definió por una probabilidad de vóxel individual (p <0,005) y un tamaño de conglomerado mínimo (0,684 ml), para un error general de la familia de p <0,05. Se creó una máscara de disyunción al combinar los vóxeles supra- umbral de los mapas-t del grupo. Los FROI grandes se dividieron a lo largo de los mínimos locales en los mapas-t promediados. Dentro de cada FROI y tamaño del conjunto, se promediaron las estadísticas z para cada sujeto.
Para cada FROI, se realizó un ANOVA de 3 (SS1, SS3 y SS5) × 2 (TBI / CON) × 2 (mil / civ). El factor dentro de la asignatura se estableció en el tamaño y entre los factores sujetos fueron TBI / CON y mil / civ. La tasa de descubrimiento falso (FDR) se utilizó para corregir comparaciones múltiples. Para aquellas interacciones bidireccionales (TBI / CON × Carga, mil / civ × Carga) y triples (TBI / CON × mil / civ × Carga) que sobreviven a la corrección FDR, se utilizaron análisis post hoc de Tukey B para identificar qué grupos contribuido a la interacción significativa. Finalmente, para examinar la especificidad del papel de las regiones que distinguen a los grupos de TBI militares de los civiles, se realizaron análisis exploratorios que relacionaron las regiones que fueron significativas en el ANOVA de tres vías con el rendimiento
de SIRT y las variables neuropsicológicas. Para comprender el papel de la neurodegeneración potencial, las regiones significativas también se relacionaron con el tiempo desde la lesión.
RESULTADOS
La muestra final consistió en 100 participantes, con 25 en cada grupo (ver Tabla 1). No se observaron diferencias grupales significativas en el género, y la mayoría de los participantes eran varones. Los grupos militares eran mayores en 2 años (p = 0.039) e informaron un año menos de educación (p = 0.021) que los grupos civiles. Tiempo transcurrido desde que la lesión más severa fue significativamente más larga para los milTBI que para los participantes de civTBI (p = 0,001). Para el grupo de milTBI, 11 participantes (44% de la muestra) habían estado expuestos a un solo evento de explosión, 5 (20%) informaron 2 exposiciones de explosión y los 9 restantes (36%) informaron exposiciones múltiples de explosión (rango 3-20 ).
Medidas de autoinforme : los participantes en el grupo milTBI respaldaron significativamente más síntomas relacionados con conmociones cerebrales (NSI), trastorno de estrés postraumático (PTSD) (PCL-C), depresión (CES-D) y dolor en comparación con los participantes en los otros tres grupos (Tabla 1). El grupo de milTBI también informó significativamente más fatiga en relación con el grupo civTBI.
Rendimiento neuropsicológico y de Sternberg : se realizaron ANOVA de dos vías (TBI / CON frente a mil / civ) en cada prueba neuropsicológica (Tabla 2). No se identificaron diferencias en el rendimiento entre los grupos para las medidas neuropsicológicas.
El desempeño conductual en el SIRT se midió en términos de precisión y tiempo de reacción. Las respuestas que fueron errores se excluyeron de los análisis. La precisión general, colapsada a través de tamaños establecidos, tuvo un efecto de grupo significativo, con el grupo milTBI mostrando las tasas de precisión más bajas. En la condición de memoria de trabajo más difícil (SS5), el grupo de milTBI era menos preciso que los otros tres grupos (milCON, civTBI, civCON) (ver Fig. 2). A pesar de estas diferencias grupales, los cuatro grupos tuvieron un buen rendimiento (50%).
El análisis del tiempo de reacción se realizó de tres maneras diferentes. En primer lugar, el tiempo de reacción promedio se calculó en todos los tamaños establecidos. No hubo diferencias significativas entre los medios del tiempo de reacción global entre los grupos. En segundo lugar, los tiempos de reacción se analizaron para cada tamaño de conjunto individual (véase la Tabla 2 y el panel derecho de la Fig. 2). En SS1, los grupos TBI (civTBI y milTBI) fueron significativamente más lentos que los grupos de control (civCON y milCON). Finalmente, se ajustó una regresión lineal para cada sujeto, con el tiempo de reacción como la variable dependiente y el tamaño del conjunto como la variable independiente. A partir de esta regresión, la pendiente y la intersección se extrajeron y se compararon utilizando un ANOVA de 2 × 2. La intercepción promedio de los grupos de TBI fue significativamente mayor que la intercepción promedio de los grupos de control (Tabla 2). No se observaron diferencias grupales significativas para la pendiente.
Resonancia magnética estructural : Ninguno de los participantes tenía lesiones compatibles con TBI en la resonancia magnética convencional. Los grupos no difirieron en materia de materia gris, sustancia blanca o volúmenes cerebrales del cerebro entero (tabla 2). No se observaron diferencias grupales significativas después de la corrección de False Discovery Rate para los volúmenes corticales y subcorticales individuales y las medidas de grosor cortical (Tablas complementarias 2-4).
DISCUSIÓN: El estudio fMRI proporciona respaldo para la hipótesis de que los ganglios basales, en particular el núcleo caudado, pueden ser específicamente vulnerables a los efectos de la lesión por onda expansiva. El grupo de TBI de explosión (milTBI), en contraste con el grupo de TBI de fuerza contundente (civTBI) y ambos grupos de control, no pudo demostrar una relación monótona entre el tamaño del conjunto y la activación en el núcleo caudado (cabeza, cuerpo, cola). La falta de un efecto monotónico en el grupo de TBI de explosión no se puede atribuir a errores de memoria de trabajo, ya que estos ensayos se eliminaron de los análisis de imagen. Notablemente, la activación reducida en el caudado en el grupo de TBI de explosión fue significativa incluso cuando se tuvieron en cuenta la edad, la educación, el TEPT, la depresión, la fatiga y los síntomas de dolor.
El núcleo caudado ha estado implicado durante mucho tiempo en la memoria de trabajo verbal. Los efectos del tamaño establecido previamente se han encontrado en el caudado de sujetos sanos (Braver et al., 1997; Cairo et al., 2004; Chang et al., 2007). El caudado está activo durante la codificación de la memoria de trabajo (Chein y Fiez, 2001; Chang et al., 2007), mantenimiento (Chein y Fiez, 2001; Chang et al., 2007), manipulación (Lewis et al., 2004), recuperación (Chang et al., 2007), y en la preparación de una respuesta motora a un estímulo de memoria de trabajo (Postle y D'Esposito, 1999). Además, se ha informado que la conectividad funcional del caudado tiene una relación positiva con el rendimiento en una tarea de memoria de trabajo n-back (Gordon et al., 2015).
Se sugirió que el caudado facilita la actualización de contenidos en la memoria de trabajo al recibir dopamina del tronco encefálico para su transmisión a la corteza prefrontal dorsolateral (Murty et al., 2011) y desinhibir el núcleo mediodorsal del tálamo (Ashby et al., 2005). También se ha demostrado que está funcional y estructuralmente conectado tanto a la corteza prefrontal como al tálamo (Robinson et al., 2012). Además, se ha sugerido que la activación alterada durante las tareas de memoria operativa en pacientes con lesión cerebral traumática relacionada con un sistema de dopamina alterado (McAllister et al., 2004; Wishart et al., 2011) y modulada por genes dopaminérgicos (McAllister, 2009). Recientemente, Yeh et al. (2014) identificaron alteraciones de la sustancia blanca en el circuito fronto-estriado y tronco encefálico en personal militar en servicio activo con TBI por explosión, sugiriendo que las conexiones del tronco encefálico a la corteza prefrontal a través del tálamo y el caudado pueden ser particularmente vulnerables a la lesión por onda expansiva.
¿Qué características del caudado pueden haber contribuido a los déficits en la activación de la memoria de trabajo después de la exposición a explosiones? La falta de diferencias significativas en el volumen del cerebro o el grosor cortical sugiere que la activación alterada no fue conducida por la atrofia del caudado. Sin embargo, un informe de asimetrías hemisféricas de materia blanca relacionadas con explosiones en la cápsula interna (Yeh et al., 2014), adyacente al caudado, podría tener implicaciones para la transmisión neural alterada. Por otra parte, el cuerpo estriado (caudado y putamen) es un área altamente plástica vinculada a los cambios en el aprendizaje y la enfermedad (Kreitzer y Malenka, 2008), lo que afecta el papel del caudado en la memoria de trabajo. Además, la neuroplasticidad del caudado se ha encontrado después del entrenamiento intensivo en una tarea que involucra atención y memoria de trabajo (Nikolaidis et al., 2014), y los cambios en la activación del caudado durante esa tarea predijeron las diferencias individuales durante el rendimiento de un segundo tarea - el SIRT (Nikolaidis et al., 2014).
En un estudio post mortem de cerebros de atletas y veteranos que tenían antecedentes de TBI repetitiva, se encontró encefalopatía traumática crónica (CET), un tipo de neurodegeneración progresiva relacionada con una mayor patología tau en el 80% de los cerebros (McKee et al. .,
2013), lo que sugiere que los veteranos de las guerras de Irak y Afganistán pueden estar en riesgo de CTE. Los cambios macroscópicos en CTE están precedidos por cambios sutiles en la memoria y la atención (McKee et al., 2009; McKee et al., 2013), y es plausible que los déficits de rendimiento observados durante el SIRT puedan estar relacionados con los primeros síntomas de CTE. Se encontró que los veteranos de guerras anteriores que experimentaron TBI tenían más probabilidades de desarrollar demencia que los veteranos que no experimentaron TBI (Barnes et al., 2014). Sin embargo, la mayoría de los veteranos en el Barnes et al. (2014) reportaron una lesión cerebral traumática más severa que los veteranos en este trabajo, y un metaanálisis reciente de lesión cerebral traumática leve sugiere que no hay pruebas suficientes de una asociación de LCT leve o repetitivo leve con demencia (Godbolt et al., 2014). Además, un mayor respaldo de los síntomas de TEPT en el grupo de TBI militar puede sugerir alteraciones en la cognición y la patología como resultado del TEPT (Tian et al., 2014). TBI y PTSD pueden compartir neurocircuitos susceptibles a la neurodegeneración, posiblemente similar a cómo CTE se ha relacionado con la enfermedad de Parkinson, la enfermedad de Alzheimer, la neurona motora y la demencia frontotemporal (McKee et al., 2013), y al afectar el caudado, la lesión cerebral traumática puede unirse a otras enfermedades que están involucradas con la degeneración estriatal (Kreitzer y Malenka, 2008). Sin embargo, debido a la naturaleza transversal del presente estudio, no está claro si los cambios en el caudado están relacionados con la neurodegeneración crónica o con los efectos estáticos de la lesión que ocurrieron aproximadamente 4 años antes.
Si bien actualmente hay poco apoyo para una relación entre el TCE leve aislado y la enfermedad de Parkinson (Marras et al., 2014), los TBI repetitivos leves y más graves se han relacionado con la enfermedad de Parkinson (Bower et al., 2003; Shahaduzzaman et al. 2013). El caudado está implicado en la enfermedad de Parkinson, donde se encuentra entre las primeras estructuras en recibir y transmitir cantidades reducidas de dopamina (Cools, 2006), lo que podría estar relacionado con los procesos de memoria de trabajo medidos aquí. Los sujetos recién diagnosticados con enfermedad de Parkinson mostraron una activación reducida en el caudado mientras realizaban la tarea de memoria de trabajo de 2 atrás en comparación con los controles sanos, sin diferencias de grupo en la corteza prefrontal, consistente con el agotamiento gradual en dopamina desde estriado hasta estructuras frontales (Cools, 2006 Marklund et al., 2009). Los estudios futuros pueden probar la presencia de similitudes adicionales entre pacientes con EP y TBI por explosión a lo largo de diferentes puntos de tiempo en la progresión de los trastornos para comprender hasta qué punto la EP puede ser un modelo de TBI por explosión avanzada.
Nuestro grupo (Scheibel et al., 2012; Fischer et al. 2014) ha documentado alteraciones en la activación durante el control del conflicto y la inhibición de la respuesta en veteranos aproximadamente dos a cuatro años después de la exposición al estallido, sugiriendo que los efectos del TBI duradero. El presente estudio proporciona evidencia adicional para un efecto TBI relacionado con el blast a largo plazo en la activación cerebral en otra función ejecutiva, memoria de trabajo.
En nuestro estudio previo de fMRI (Fischer et al., 2014), no detectamos diferencias en el rendimiento entre el TBI de onda expansiva y la fuerza contundente, a pesar de las diferencias en la activación cerebral. En la presente investigación, identificamos decrementos en la precisión de las cargas de memoria de trabajo 3 y 5 en el grupo de TBI de explosión. El SIRT, por lo tanto, puede servir como una prueba cognitiva sensible para distinguir TBI debido al estallido de la fuerza contundente. La alteración en los patrones de activación no acompañada de cambios en el rendimiento sugiere una capacidad del cerebro para adaptarse a la interrupción que puede no tener un efecto directo en el rendimiento diario. Sin embargo, las disminuciones
Los grupos militares no fueron emparejados en la exposición de combate. Se ha demostrado que el TBI y los altos niveles de intensidad de combate durante el despliegue aumentan el riesgo de angustia psicológica posterior al despliegue, incluido el TEPT (Yurgil et al., 2014). No es de extrañar que en nuestro estudio, el personal militar que había estado expuesto a la explosión informara mayores niveles de angustia psicológica en comparación con el personal militar no expuesto a la explosión en autoinformes de síntomas de TEPT, depresión, fatiga y dolor. Debido a los niveles más altos de angustia psicológica informados por los soldados expuestos al estallido, podemos suponer que la exposición al estallido está asociada con niveles más altos de estrés de combate autoinformado, aunque esta variable no se midió. A los efectos de este estudio, sin embargo, la pregunta clave es si la cantidad de angustia psicológica reportada por los veteranos casi 4 años después del despliegue puede explicar nuestros hallazgos de imagen cerebral que implican una tarea de memoria de trabajo. Es importante destacar que, cuando ingresamos autoinforme variables de angustia psicológica como covariables en los análisis de grupo, los resultados de fMRI general no se modificaron, lo que indica que la angustia psicológica crónica no está influyendo en los hallazgos de imágenes cerebrales.
¿Podría la exposición al combate influir en los resultados de las imágenes cerebrales independientemente de la angustia psicológica? Un estudio prospectivo, longitudinal de imágenes cerebrales por van Wingen et al. (2012) realizados antes y después del despliegue demostraron que las intensidades más altas de la exposición al combate se asocian con alteraciones en las redes de atención cerebral, incluso en soldados que no informan sobre problemas psicológicos o quejas psiquiátricas. Es importante destacar que para el estudio actual, estas alteraciones cerebrales se normalizaron dentro de 1,5 años después del despliegue. Nuestro personal militar TBI fue evaluado en promedio 4 años después del despliegue.
CONCLUSIONES: Tanto en los grupos de TBI de fuerza contundente como de explosión, la activación se alteró en todo el cerebro en las regiones frontal (orbitofrontal, giro frontal / ínsula inferior), posterior (circunvolución angular, cerebelo) y subcortical (caudado, putamen, pálido). Sin embargo, solo el TBI de explosión interrumpió una relación monótona entre el número de elementos que se recordarán en la Tarea de reconocimiento de elementos de Sternberg y la activación en el caudado durante la codificación. Blast TBI también se asoció con un peor rendimiento en el SIRT, aunque no se encontraron diferencias grupales en las medidas neuropsicológicas de la memoria, la inhibición y la velocidad de procesamiento general. Con este y nuestro estudio anterior (Fischer et al., 2014), hemos identificado cambios crónicos específicos de blastos en la activación cerebral dentro de los circuitos estriados dorsolaterales y orbitofrontales que comprometen el núcleo caudado. Los patrones de fMRI en respuesta a las tareas SIRT y Stop Signal, y potencialmente otras tareas que reclutan al caudado, pueden servir como biomarcadores para el TBI por explosión.
