Dolor crònic, Emocions i Neurociencia Cognitiva

Dr.Jordi Montero Homs

Professor Associat de Neurologia. Universitat de Barcelona

Cap de la Secciò de Neurofisiologia del Servei de Neurologia. Neuróleg de la Unitat de DolorHospital de Bellvitge

Institut Universitari DexeusClínica Tres Torres

600 400 200 0Millones de años

Número

de

Familias

de

vertebrados

e

invertebrados

Animalescon sistemaTálamo-cortical

Gran extincióndel Pérmico

Primates

60

Vida en la tierra

R.Lewin 1999

3000....

Nada tiene sentido en BiologíaSi no es a la luz de la Evolución

Nada tiene sentido en MedicinaSi no es a la luz de la Biología

El ser vivo como transportador temporal de GENES

Los GENES construyen animales para protegerse y reproducirse

Richard Dawkins

“El Gen Egoista”

Salvat Editores 1994

Prosimios

Monos delNuevo Mundo

Monos del viejoMundo

Hominoides

Társidos

Monoaraña

Babuino Gibón

Orangután Hombre Gorila

Chimpancé

60

6.5

Millonesde años

Roger Lewin “Evolución humana”. Salvat 1999J.L.Arzuaga ”El Sello Indeleble” 2015

ARBOL DE FAMILIADE LOS PRIMATES

Han existido unas 6000 especies de Primates. En la actualidad viven 183 (3% del total).

Han existido unas 84 especies de homínoides

Bonobo

BONOBOS

Frans de WaalEl mono que llevamos dentro 2005El bonobo y los 10 mandamientos 2014

Tusquets editores

Neurotransmisor

Receptor

ELECTROTONO

Canales iónicos voltajedependientes

POTENCIAL DE ACCION(todo o nada)

La neurona es un “promediador”

Neuromodulacion “cognitiva”

Neuromodulación farmacológica

Neuromodulación por estimulación

El grado de excitabilidad es variable para cada neurona y cada sistema

Long Term Potentiation

Long- lasting but not necessarily irreversible

increase in synaptic strength

Bliss TVP, Collingride GL, Nature 1993, 361:31Malenka RC, Bear MF, Neuron 2004, 44:5

Early phase: last for up to three hours. Not de-novo protein synthesis

Late phase: Protein synthesis. Three hours up to the life span of an animal.

synaptic strength = magnitude of the postsynaptic r esponse

Can increase if:

1- Release of neurotransmitter is enhanced

2- Postsynaptic effects of the neurotransmitters become stronger

A

B

C

A : Recambio. Control de flujoB : Circuitos Tálamo-CorticalesC : Copia Eferente

S.M.Sherman Thalamic relays and cortical functioning Progress in Brain Research vol 149 2005R.W.Guillery and S.M.Sherman Neuron vol33 163-175, Jan 17, 2002

Patrones de acción fijosMemoria implícita (no declarativa)

Rodolfo R.Llinás. El Cerebro y el mito del yo. 2003

2

1

GM Edelman y G Tononi

El Universo de la Conciencia. Ed.Crítica 2002

Circuitos de reentrada

El cerebro IMAGINA en su sistematalamo-cortical

Si hay tiempo = REALIDAD

Si está “desconectado” = SUEÑO

Si se “aisla” = FANTASIA

Si no hay control = DELIRIO

Conexión bi direccionalTALAMO- CORTEX

10 veces más de conexiones cortico-talámicas que al revés

Solo 6-20% de sinapsis son de “paso” desde la periferia al cortex (moduladores y “drivers”)

Los eventos oscilatorios (ritmos) entre las neuronas corticales y talámicas sonlos generadores de la cognición.

Dos grandes grupos de ritmos talámicos: tónico y en brotes (atención)

Importancia de núcleos intralaminares

La “RE-ENTRADA” como esencia de este sistema

Sherman SM Edelman GM y Tononi G

En el tálamo se retransmite la entrada sensorial a un ritmo de 40Hz

Los sistemas talamocorticales relacionados con el evento oscilan a esta frecuencia

LA REALIDAD TOPOGRAFICA CEREBRAL SE COORDINA EN EL TIEMPOPOR LA COHERENCIA DE LAS OSCILACIONES A 40 HZ

EL FENOMENO COGNITIVO A PARTIR DE LA MAGNETOENCEFALOGRAFIA

Llinás y Ribary PNAS 1993

APRENDIZAJE A PARTIR DE LA EXPERIENCIA

MEMORIA EXPLICITA (DECLARATIVA)

MEMORIA IMPLICITA (INCONSCIENTE)

Eric R.Kandel EdPrincipios de Neurociencia 2000Principles of Neural Science 2013

Auditory-motor coupling hypothesis

• Auditory-motor coupling in music processing(Bangert et al., 2001; 2006). Music processing requires fast integration mechanisms to control the execution complex movement patterns under continuous auditory information, which are provided by feedback and feedforward connections between the auditory and motor cortices.

Non-Musicians Musicians Musicians vs. non-musicians

Bangert et al., Neuroimage 2006

Giacomo Rizzolatti Las Neuronas Espejo. Paidós 2006

Marco Iacoboni Las Neuronas Espejo Katz Conocimiento 2008

Resonancia magnética funcional Tomografia por emisión de positrones

dolor

Wager TD et al Science 2004; 303:1162

SI/MI contralateralSII bilateralInsula posterior contralateralInsula anterior y media bilateralCircunvolución Cingulada Anterior (ACC)Tálamo (VL y MD) contralateralTronco cerebralCerebelo contralteral

Vania Apkarian et al: Pain and the brain: specificity and plasticity of the brain in clinicalchronic pain Pain 152 (2011) S49-S64

PacienteControl

SPECT Fukuyama H et al Neuroimage 1996

Pukall et al. Pain 2005

Alodinia en vestibulitis vulvarque causaDispareunia

Georgiadis JR, et al (G.Holstege) Eur.J Neurosc 2006

Georgiadis JR and Holstege G. J Comp Neurol 2005

Human brain activation during sexual stimulation of the penis

Morris JS et al. Nature 1996

Perini I, Olausson H and Morrison IFrontiers Behav Neurosc 2015, 9; 8, pp 1-9

Frans de WaalEl Bonobo y los Diez Mandamientos

Tusquets Editores 2014

E x p e r i e n c i a s e n s o r i a l d e s a g r a d a b l ea s o c i a d a a d a ñ o t i s u l a r r e a l o p o t e n c i a l ,o q u e e s v i v i d a c o m o t a l d a ñ o .

M e r s k e y 1 9 6 4 , I A S P ( P a i n 1 9 8 6 : 3 : S 1 - 2 2 6 )

Evaluación cognitiva de la sensación de daño

Arturo Goicoechea

DOLOR AGUDO

DOLOR PERSISTENTE

DOLOR CRÓNICO

Dolor sistema de defensaDolor neuropáticoDolor crónico ???

ESTIMULO TERMICO DOLOROSO

8-10 SEG Cortex Cingulado anteriorAmigdala

11 seg Tálamo

12seg Ganglios BasalesCortex prefrontal dorsal

13 seg Insula nocioceptivaArea Motora Suplementaria

15 seg Insula de magnitud

16 seg Cortex prefrontal ventralSurco Parietal Inferior

17 seg El paciente reporta el pico de percepción de calor

V.Apkarian et al 2011

ANTICIPACIONAcumbensCingulado MedialInsula anterior

“Impending pain ”

PERCEPCIONCingulado AnteriorInsula Media y PosteriorEstriado dorsal

ALIVIOTronco Cerebral (SGP)

V.Apkarian et al 2011

Daño:

SensaciónA.Damasio

Emoción

J.Serra

Movimientode huida

Planificaciónconducta

Miedo

De arriba a abajo

De abajo a arriba

SensibilizaciónAmplificaciónFiltrado

SELECCIÓN (de entradas y salidas)

“Significado”

Transformación designificados

Allan I BasbaumThomas M Jessell

In Principles of Neural SciencesFifth Edition Ch24

Eric R. Kandel Ed2013

Re

Ss

Brain

Down to Above

Above to down

Subtalamic

BrainSteam

Bottom-up

Top- Down

Receptors

IImagination

lLimbic

Perceptual Correlates of Nociceptive Long-Term Pote ntiation and Long-Term Depression in Humans

Thomas Klein, 1,2 * Walter Magerl, 1 * Hanns-Christian Hopf, 2 Jürgen Sandkühler, 3 and Rolf-Detlef Treede 1

Journal of Neuroscience, January 28, 2004, 24(4):964-971

1Institute of Physiology and Pathophysiology, Johannes Gutenberg University, D-55099 Mainz, Germany,

2Department of Neurology, Johannes Gutenberg University, D-55101 Mainz, Germany, and 3Brain Research Institute, Vienna University Medical School, A-1090 Vienna, Austria

Proctalgia

Pancreatitis crónica

Cefalea crónica

Talalgia

Vulvodinia

Cistitis intersticial

Lumbalgia crónica

Precordialgia

Dispareumia

Coxalgia

Cervicalgia

“DOLOR SINE MATERIA”

“Expectation of pain activated sites within themedial frontal lobe, insular cortex, and cerebellum distinct from,but close to, locations mediating pain experience itself”

Science, Vol 284, Issue 5422, 1979-1981 , 18 June 1999A.Ploghaus

Fairhurst M,... Irene Tracey. Anticipatory brainstem activity predictsneural processing of pain in humans Pain 2007; 128:101

Singer T et al. Science 2004; 303:1157-1162

EMPATIA

ACC Rostral

Insula anterior

Hipnosis

“...significant changes in pain-evoked activity within anteriorcingulate cortex, consistent with the encoding of perceived unpleasantness, whereas primary somatosensory cortex activation was unaltered”.

P. Rainville et al. Science, Vol 277, Issue 5328, 968-971 , 15 August 1997

Transcranial Magnetic Stimulation

Neurostimulation techniques

Transcutaneous Electrical Nerve Stimulation (TENS)Peripheral Nerve Stimulation (PNS)Nerve Root Stimulation (NRS)Spinal Cord Stimulation (SCS)Deep Brain Stimulation (DBS)Epidural Motor Cortex Stimulation (MCS)Repetitive Transcraneal Magnetic Stimulation (rTMS)

Andrés Lozano

Movement PD

Mood Depression

Pain Chronic Pain

Speach Afasia

Memory Alzheimer

BRAIN 2010: 133; 2565-2577

Effectiveness of transcranial direct current stimulation and visual illusion on

neuropathic

pain in spinal cord injury

Maria Dolors Soler, Hatice Kumru, Raul Pelayo, Joan Vidal, Josep Maria

Tormos,Felipe Fregni, Xavier Navarro and Alvaro Pascual-Leone

Singer T et a l. Science 2004; 303:1157-1162

Eric R.Kandel Principios de Neurociencia Mc Graw Hill 2000

Rodolfo R.Llinás El cerebro y el mito del yo Belacqua 2003

A.Damasio El error de Descartes Putman Book 1994

G.M.Edelman El Universo de la conciencia Drakontos 2002

Jeff Hawkins Sobre la Inteligencia Espasa 2005

S.M. Sherman (Thalamic relays and cortical functioning) PrBrR 149 2005

Giacomo Rizzolatti Las Neuronas Espejo Paidós 2006

Marco Iacoboni Las Neuronas Espejo Katz Ed 2009

David Linden El cerebro Accidental Paidós 2010

Roger Lewin Evolución Humana Salvat Ciencia 1994Richard Dawkins El Gen Egoista Salvat Ciencia 2000

Cooke SF and Bliss TVP Plasticity in the human CNS Brain 129 (2006)

The Century of theBRAIN

Singer T et a l. Science 2004; 303:1157-1162

Eric R.Kandel In search of memory Norton and Company 2006

V.S.Ramachandran Lo que el cerebro nos dice Paidós 2011

P.Ch.Churchland El cerebro moral Paidós 2012

M.S.Gazzaniga ¿Quién manda aquí? Paidós 2012

The Century of theBRAIN

Pain and its TransformationsThe Interface of Biology and Culture

Coakley S and Kaufman K Ed.Harvard University Press 2007

Clifford J.Wolf: Deconstructing Pain: A Deterministic Dissection of the Molecular Basis of PainHoward L.Fields: Setting the Stage for Pain: Allegorical Tales from Neuroscience (*)

Grief and Pain: The Mediation of Pain in MusicPain, Ritual and the Somatomoral: Beyond the IndividualWhen is Pain not Suffering and Suffering not Pain?. Self, Ethics, and Trascendence………………………………………………………………………………………….

(*) «Pain Transforms Meaning, Meaning Transforms Pain»