Investigación de los cambios estructurales y funcionales del cerebro

En el dolor de espalda crónico se registran cambios tanto estructurales como funcionales en el cerebro, que están relacionados con la duración del dolor. Es probable que las firmas neurológicas identificadas por el diagnóstico por imagen moderno desempeñen un papel de apoyo en la prevención del dolor de espalda crónico en el futuro.

¿Por qué algunas personas sufren a menudo dolor de espalda aunque no parezca haber ninguna lesión o enfermedad reconocible? Esta lumbalgia inespecífica, sobre todo dolor en la región lumbar y a menudo también en las nalgas, es la forma más común de dolor de espalda: En el 85% de los casos no puede establecerse un diagnóstico preciso y con base patoanatómica [1]. Es importante señalar que la presencia de un dolor de espalda inespecífico no significa que se trate de un dolor de origen psicosomático, sino sólo que puede descartarse como causa una enfermedad física grave. Es comprensible que muchos pacientes y médicos se sientan insatisfechos con el diagnóstico de “dolor de espalda inespecífico”, ya que la opinión común es que el dolor de espalda puede tratarse específicamente según su presunto origen (por ejemplo, originado en el disco, la articulación facetaria o la articulación sacroilíaca). Aunque el tratamiento suele ayudar, hasta la fecha no existen pruebas claras de que la “clasificación” basada en el origen aumente significativamente el éxito del tratamiento [2]. Además, los síntomas del dolor de espalda agudo suelen mejorar espontáneamente, con o sin tratamiento. Sin embargo, en un 10-15% de los pacientes, el problema se vuelve crónico. El dolor de espalda crónico es cuando el dolor dura más de tres meses. La mayoría de las directrices de tratamiento recomiendan al paciente educación sobre el dolor, actividad física y fisioterapia, intervenciones farmacológicas con antiinflamatorios no esteroideos y opiáceos (durante un breve periodo de tiempo) y manipulación vertebral (por ejemplo, quiropráctica) para el dolor de espalda crónico [3]. La tasa de éxito de los procedimientos invasivos (por ejemplo, la espondilodesis) para el dolor de espalda crónico no suele ser mejor que la de los tratamientos conservadores [4].

Los costes sanitarios del dolor de espalda también son dignos de mención: Según un estudio de la Oficina Federal de Salud Pública (2011), los trastornos musculoesqueléticos ocupan el primer lugar en términos de costes indirectos en con más de 12 mil millones de francos suizos al año, de los cuales unos 7,5 mil millones corresponden a dolores de espalda crónicos. Una reciente conferencia internacional sobre salud definió el dolor de espalda como la mayor dolencia a nivel mundial, medida en “años de vida con discapacidad” [5]. Estos hechos apuntan a la urgente necesidad de investigar para comprender mejor el dolor de espalda crónico, especialmente la transición de agudo a crónico y sus causas, para poder ofrecer en última instancia programas de prevención y terapias más eficaces.

Sin cerebro, sin dolor

Debido a las causas frecuentemente inespecíficas, se sugiere una posible implicación del cerebro en la patogénesis del dolor de espalda, además de factores periféricos desconocidos. La percepción humana del dolor es un fenómeno complejo y el resultado del procesamiento nervioso central. Sin el cerebro y sus complejos mecanismos de procesamiento y modulación del dolor, la sensación subjetiva de dolor no sería posible, porque el cerebro no es simplemente un receptor pasivo de información nociceptiva. Sin embargo, aún persiste obstinadamente el postulado del científico natural y filósofo francés René Descartes, de casi 400 años de antigüedad y ya superado, según el cual un pinchazo en el dedo desencadena siempre una reacción idéntica de dolor en el cerebro. Si, además, se desconoce la causa de la sensación de dolor, a menudo se invoca la dicotomía descartiana del cuerpo y el alma, por lo que la sospecha se dirige hacia un dolor imaginado o simulado. Hoy sabemos que el dolor puede sentirse sin la presencia de una fuente nociceptiva, pero también puede ocurrir lo contrario. Además, cada vez hay más pruebas de que el dolor (de espalda) crónico no sólo está relacionado con posibles factores periféricos, sino también con cambios en el cerebro. ¿Pero cómo? ¿Son estos cambios relevantes en relación con el dolor o simplemente un efecto secundario?

Cambios cerebrales en el dolor crónico

A continuación, los cambios cerebrales se subdividen en estructurales y funcionales, sabiendo que esta subdivisión no puede considerarse estrictamente dicotómica y que, por ejemplo, los cambios funcionales pueden ir de la mano de los estructurales.

Cambios estructurales: En los últimos años, un gran número de estudios han demostrado que en los pacientes con dolor crónico se producen cambios estructurales cerebrales en forma de cambios en el volumen de materia gris y blanca. A continuación, este artículo se centra en los cambios en la materia gris, ya que existen bastantes más pruebas científicas al respecto. En comparación con los controles sanos, los pacientes con dolor crónico muestran cambios en la materia gris de varias regiones cerebrales, a menudo registrados en el córtex prefrontal dorsolateral, el tálamo, el tronco encefálico, la ínsula, el córtex somatosensorial primario (S1) y el córtex parietal (Fig. 1). Sin embargo, el consenso entre los investigadores termina con esta observación. Muchas cosas siguen sin estar claras y son especulativas.

Un estudio de la Universidad de Hamburgo [6] investigó dos cuestiones importantes en este contexto: 1. ¿Son reversibles estos cambios observados y 2. son estos cambios consecuencia o causa del dolor crónico? Para responder a estas preguntas, los autores utilizaron la morfometría basada en vóxeles de datos de resonancia magnética del cerebro (escáneres cerebrales estructurales), un método comúnmente utilizado para estudiar el grosor/densidad de la materia gris. Para ello, se examinó a pacientes (n=32) con artrosis de cadera, una dolencia con una clara causa periférica, que suele mejorar tras la sustitución articular (el 88% de los pacientes no siente dolor tras la sustitución articular) [7]. Los resultados confirmaron los hallazgos sobre la neuroplasticidad de otros síndromes de dolor crónico: En comparación con un grupo de control, los pacientes mostraron cambios significativos en la materia gris de diversas regiones cerebrales. Otro grupo de pacientes (n=10) fue examinado de nuevo 16-18 semanas después de la operación de prótesis de cadera y estos escáneres cerebrales se compararon con los escáneres cerebrales preoperatorios. En este caso, los investigadores descubrieron un aumento de la materia gris en el postoperatorio en regiones cerebrales que mostraban atrofia en el preoperatorio. Esto sugiere que algunos de los cambios cerebrales observados son reversibles, pero esto no afectó a todas las regiones cerebrales estudiadas. Además, habría sido necesaria una comparación del grupo de pacientes postoperados con los controles sanos para demostrar que ya no había cambios entre estos grupos en la densidad de la materia gris. Sin embargo, los autores concluyen razonablemente que los cambios en la materia gris son una consecuencia del dolor crónico y no la causa. Sin embargo, se recomienda precaución en este punto porque, como bien comentan los autores, probablemente no sólo cambia la percepción del dolor de los pacientes cuando se elimina el “generador nociceptivo periférico”, sino también su estilo de vida con actividades sociales y deportivas. Por lo tanto, no puede afirmarse de forma concluyente que la inversión de los cambios en la materia gris sea consecuencia de la reducción del dolor. No obstante, basándose en estos estudios y otros similares, cada vez hay más pruebas de que estos cambios son reversibles con un tratamiento eficaz. Estos cambios en la materia gris también se registran en cuadros de dolor sin una fuente nociceptiva clara, por ejemplo en el dolor fantasma, la fibromialgia, la migraña o en el síndrome de dolor regional complejo. Por ejemplo, se demostró en un grupo de pacientes con diferentes cuadros de dolor crónico que la terapia cognitivo-conductual durante once semanas provocó un aumento de la materia gris en diferentes regiones cerebrales (córtex prefrontal, cingulado, parietal y somatosensorial). Estos cambios estaban estrechamente relacionados con el éxito de la terapia, especialmente la reducción del dolor y su importancia (catastrofización) [8]. Además, el llamado entrenamiento de discriminación sensorial, en el que se realizan ejercicios táctiles y sensoriomotores específicos, parece tener efectos positivos sobre la neuroplasticidad y la percepción del dolor en pacientes con dolor de espalda crónico [9].

Cambios funcionales: Hace cuatro años, un equipo de investigadores de la Universidad de Chicago publicó unos resultados fascinantes [10]. Utilizando imágenes de resonancia magnética funcional (IRMf), los investigadores compararon la actividad cerebral de pacientes con un dolor de espalda de unos dos meses de duración (agudo/subagudo, n=94) con pacientes que sufrían dolor de espalda desde hacía más de diez años (crónico, n=59). El dolor agudo siempre implica un determinado patrón de actividad cerebral (también conocido como matriz del dolor o firma neurológica del dolor). Ahora bien, los pacientes con dolor de espalda agudo mostraban el conocido patrón de actividad asociado al dolor agudo. En comparación, sin embargo, los pacientes con dolor crónico mostraron un patrón de actividad alterado: Las regiones cerebrales del dolor agudo mostraron menos actividad neuronal, mientras que se observó una actividad significativamente mayor en las regiones asociadas a la emoción (córtex prefrontal, amígdala). Los autores también pudieron demostrar el mismo efecto en un diseño de estudio longitudinal: La actividad cerebral relacionada con el dolor cambió en la dirección de la actividad asociada a la emoción en los pacientes que se volvieron crónicos, pero no en los pacientes que se recuperaron tras la fase aguda. Así, el estudio pudo demostrar concretamente por primera vez que el dolor de espalda en las fases aguda y crónica presenta patrones de actividad cerebral diferentes. Además, una firma neurológica cambiante podría servir como biomarcador para identificar a los individuos propensos a la cronicidad (pero hay que subrayar que esto aún está muy lejos).

Estos resultados se apoyan en el conocimiento de que los factores psicosociales desempeñan un papel fundamental en la cronificación del dolor de espalda y los factores somáticos pasan cada vez más a un segundo plano. De particular importancia es el modelo miedo-evitación, que describe cómo las creencias y percepciones cognitivas desfavorables pueden influir negativamente en el desarrollo de la enfermedad en el dolor relacionado con el movimiento. Ahora podemos estudiar y cartografiar estos procesos en el cerebro.

En el último estudio de IRMf de nuestro grupo de investigación, examinamos a 20 pacientes con dolor de espalda crónico y diversos grados de comportamiento de evitación del miedo (medido mediante cuestionarios bien validados) y nos centramos en la conectividad de dos regiones cerebrales muy implicadas en la modulación supraespinal del dolor (Fig. 2): El gris periacueductal (PAG) y la amígdala. Durante los registros de IRMf, se presentaron a los participantes vídeos estandarizados (duración: 4 segundos) de movimientos potencialmente peligrosos para la espalda en la vida cotidiana (por ejemplo, pasar la aspiradora, recoger una maceta pesada). Los movimientos neutros, como caminar tranquilamente por las escaleras, formaron la condición de control. El análisis demostró que los pacientes tenían una conectividad amígdala-PAG significativamente menor en comparación con los sujetos de control sanos. Sin embargo, esto sólo ocurre durante la visualización de los vídeos potencialmente peligrosos, no en la condición neutral. Además, la fuerza de esta conectividad se correlacionó negativamente con la expresión del comportamiento de evitación del miedo de los pacientes: Cuanto mayor es la puntuación en el cuestionario, menor es la conectividad entre la amígdala y el GAP. Probablemente sean los primeros indicios de cómo el miedo y el comportamiento de evitación como componente psicológico influyen en los sistemas biológicos de modulación del dolor, contribuyendo posiblemente a la cronificación del dolor de espalda.

Preguntas abiertas y una mirada al futuro

Muchas preguntas siguen abiertas: ¿Existen cambios específicos en el cerebro en función del patrón de dolor crónico o representan un efecto general en cualquier tipo de dolor crónico? ¿Existen cambios que puedan caracterizarse como factores de vulnerabilidad para el dolor crónico?

Las pruebas actuales sugieren claramente que el cerebro cambia tanto estructural como funcionalmente en el dolor de espalda crónico, pero aún no sabemos exactamente qué significan esos cambios. Uno de los autores de este artículo (PS) dirigió un estudio que indicaba que diversos mecanismos pueden provocar cambios en la materia gris y que es poco probable que los procesos neurodegenerativos sean la causa [11]. Además, la mayoría de los resultados de los estudios proceden de análisis de correlación, que no permiten sacar conclusiones causales. No obstante, estas firmas neurológicas podrían ser útiles en el futuro para identificar subgrupos de pacientes con dolor de espalda crónico o también para determinar factores de riesgo. Pero también el posible efecto de la manipulación espinal sobre el cerebro en el dolor de espalda crónico podría cuantificarse con la ayuda de la imagen moderna. Además de otros métodos prometedores como la espectroscopia funcional del infrarrojo cercano [12], la metodología de la imagen funcional, sobre todo la IRMf, es cada vez más refinada. Estudios recientes de IRMf revelan cambios en la estructura de red del cerebro de pacientes con dolor crónico, que se alteran específicamente en función de la duración del dolor [13]. Ahora también es posible identificar a los pacientes con dolor de espalda crónico utilizando únicamente patrones de actividad cerebral y algoritmos específicos, con una precisión predictiva superior al 90% [14]. Si estos estudios pueden confirmarse en varios laboratorios de investigación de todo el mundo, podrían generarse nuevas afirmaciones y preguntas a nivel individual.

Mensajes para llevarse a casa

Hasta en el 85% de los pacientes con dolor de espalda no puede establecerse un diagnóstico preciso, ya que el cerebro desempeña un papel importante, además de factores periféricos desconocidos.
En el dolor de espalda crónico se registran cambios tanto estructurales como funcionales en el cerebro, que están relacionados con la duración del dolor.
Estos cambios en el cerebro son reversibles con una terapia adecuada y se correlacionan con la reducción del dolor.
Es probable que las firmas neurológicas identificadas mediante imágenes modernas que son sensibles al desarrollo y la progresión del dolor de espalda desempeñen un papel de apoyo en la prevención del dolor de espalda crónico en el futuro.

Literatura:

Deyo RA, Weinstein JN: Lumbalgia. The New England journal of medicine 2001; 344: 363-370.
Kamper SJ, et al: Subgrupos de lumbalgia basados en el tratamiento: guía para la valoración de los estudios de investigación y resumen de las pruebas actuales. Buenas prácticas e investigación. Reumatología clínica 2010; 24: 181-191.
Dagenais S, Tricco AC, Haldeman S: Síntesis de las recomendaciones para la evaluación y el tratamiento de la lumbalgia de las guías de práctica clínica recientes. The spine journal: revista oficial de la Sociedad Norteamericana de Columna Vertebral 2010; 10: 514-529.
Maher C, Underwood M, Buchbinder R: Lumbalgia inespecífica. Lancet (Londres, Inglaterra) 2017; 389: 736-747.
Hoy D, et al: La carga mundial del dolor lumbar: estimaciones del estudio Global Burden of Disease 2010. Anales de las enfermedades reumáticas 2014; 73: 968-974.
Rodriguez-Raecke R, et al: La disminución de la materia gris cerebral en el dolor crónico es la consecuencia y no la causa del dolor. The Journal of neuroscience: la revista oficial de la Sociedad de Neurociencia. 2009; 29: 13746-13750.
Nikolajsen L, et al: Dolor crónico tras una artroplastia total de cadera: un estudio nacional mediante cuestionario. Acta anaesthesiologica Scandinavica 2006; 50: 495-500.
Seminowicz DA, et al: La terapia cognitivo-conductual aumenta la materia gris del córtex prefrontal en pacientes con dolor crónico. La revista del dolor : revista oficial de la Sociedad Americana del Dolor 2013; 14: 1573-1584.
Kalin S, Rausch-Osthoff AK, Bauer CM: ¿Cuál es el efecto del entrenamiento en discriminación sensorial sobre el dolor lumbar crónico? Una revisión sistemática. BMC trastornos musculoesqueléticos 2016; 17: 143.
Hashmi JA, et al. Dolor que cambia de forma: la cronificación del dolor de espalda desplaza la representación cerebral de los circuitos nociceptivos a los emocionales. Cerebro: una revista de neurología 2013; 136: 2751-2768.
Pomares FB, et al: Histological Underpinnings of Grey Matter Changes in Fibromyalgia Investigated Using Multimodal Brain Imaging. The Journal of neuroscience: the official journal of the Society for Neuroscience 2017; 37: 1090-1101.
Vrana A, et al.: Cortical Sensorimotor Processing of Painful Pressure in Patients with Chronic Lower Back Pain-An Optical Neuroimaging Study using fNIRS. Fronteras de la neurociencia humana 2016; 10: 578.
Mansour A, et al: Alteración global del orden de grados: un sello distintivo del dolor crónico. Informes científicos 2016; 6: 34853.
Callan D, et al: Una herramienta para clasificar a los individuos con dolor de espalda crónico: uso del análisis multivariante de patrones con datos de resonancia magnética funcional. PloS one (2014) 9: e98007.
Cauda F, et al: Alteraciones de la sustancia gris en el dolor crónico: Un enfoque metaanalítico orientado a la red. Neuroimage Clin 2014; 4: 676-686
Meier ML, et al.: El impacto del miedo relacionado con el dolor en las vías neurales de modulación del dolor en la lumbalgia crónica. Informes PAIN 2017.