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Instituto Nacional de Ciencias Médicas y Nutrición "Salvador Zubirán"
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Revisión bibliográfica: El rol de la corteza somatosensorial primaria en la codificación del dolor

La Asociación Internacional para el Estudio del Dolor (IASP) define el dolor como "una experiencia sensorial y emocional displacentera asociada con daño tisular real o potencial, o descrito en términos de dicho daño". En esta revisión nos enfocaremos en el aspecto somatosensorial del dolor, y no se considerarán las experiencias negativas relacionadas al dolor como el sufrimiento.

Pareciera imposible describir, o siquiera imaginar, un dolor sin referencia al cuerpo: un dolor extracorpóreo no tiene sentido. Todas las sensaciones están trivialmente ligadas al cuerpo en el sentido que los receptores sensoriales yacen dentro del cuerpo; pero en el caso del dolor, el objeto de la sensación es el cuerpo en sí. Esto contrasta fuertemente con la mayoría de ejemplos de percepción visual y táctil, en la que la sensación contribuye a percibir un objeto del medio ambiente. Los estímulos ambientales pueden causar dolor, pero el dolor en sí es acerca del cuerpo, no el estímulo externo. Esta distinción es capturada en parte por la dicotomía neurofisiológica clásica entre el sistema sensorial "protopático" y "epicrítico" -aquellos que generan sensaciones dolorosas y táctiles, respectivamente.

El dolor es una sensación eminentemente corporal. Es una de varias sensaciones que ocurren tras la estimulación de la piel y/o tejidos subcutáneos. El dolor resulta típicamente de la actividad aferente del sistema nociceptivo, la parte del sistema somatosensorial dedicada a la transmisión y procesamiento de la información sobre estímulos nocivos que amenazan la integridad del cuerpo.

Existe amplio consenso en el papel que desempeñan el asta dorsal de la médula espinal, el tálamo y la corteza cerebral en el impulso aferente provocado por estímulos ambientales nocivos. Estudios pioneros establecieron que las neuronas del asta dorsal con proyecciones talámicas mantenían o combinaban los estímulos y las respuestas características de diversas clases de nociceptores periféricos específicos. En la corteza somatosensorial primaria (SI), diferentes subpoblaciones de neuronas son distinguibles con base en los patrones de disparo que señalan o codifican atributos sensoriales relevantes. SI se divide en regiones anteriores y posteriores preferentemente activadas por nociceptores funcionalmente distintos. Es bien sabido que SI recibe abundantes proyecciones de neuronas espinales que reciben estímulos de aferentes mielinizadas (Ad). Las colaterales de los axones espinotalámicos que terminan en los núcleos del tallo cerebral pueden empezar una respuesta de lucha o huída estereotipada que incluya orientación al estímulo. Las proyecciones del asta dorsal de estímulos de aferentes mielinizadas a las áreas 3b y 1 de SI parecen apoyar habilidades que tengan los humanos para localizar estímulos periféricos y discriminar entre modalidades sensoriales incluyendo intensidad del dolor.

Varios estudios con magnetoencefalografía y utilizando estimulación láser también han demostrado la activación de SI en respuesta a estímulos nocivos, e incluso se ha demostrado que sigue el patrón del Homúnculo de Penfield.

Contrario al consenso diseminado acerca del procesamiento de SI de impulsos aferentes de nervios mielinizados, no existe acuerdo sobre los mecanismos corticales responsables de las sensaciones evocadas por estímulos activados por parte de las aferentes nociceptivas amielínicas (fibras C). La velocidad de conducción lenta hace que la información provista al SNC no sea útil para reaccionar rápidamente a la instauración de un estímulo doloroso, pero parecen ideales para detectar lesión inflamatoria.

El procesamiento cortical nociceptivo en SI de diversas combinaciones, magnitudes y duraciones de entradas mielinizadas y amielínicas podrían explicar las diferentes características subjetivas (cualitativas) del dolor. Las interacciones entre las neuronas de SI que reciben aportes de nociceptores C y Ad podrían determinar la modalidad de una variedad de sensaciones aversivas (frío, calor, dolor, prurito).

Las respuestas de neuronas de rango amplio (WDR) son graduadas en magnitud por la entrada de aferencias nociceptivas C y Ad, y aferencias no nociceptivas Ab, y exhiben una baja tasa de disparo a la entrada no nociceptiva la cual se va acelerando cuando la intensidad del estímulo aumenta al rango experimentado como doloroso. Ambas las neuronas NS de la lámina I y las neuronas WDR de la lámina V responden a impulsos nociceptivos con cortas latencias y con una tasa de disparo inicial que se gradúa según la intensidad de la estimulación -atributos consistentes con las características de dolor rápido.

Los estudios neurofisiológicos han establecido que la fuerza aferente motivado por contacto mecánico inocuo es llevada al tálamo a traverso del lemnisco medial de la columna dorsal (DC-ML) y la vía espinocervicotalámica, donde la información sobre estimulación nociva y térmica es llevada por axones en el tracto espinotalámico (STT). Estas proyecciones terminan en neuronas contralaterales de núcleo ventroposterolateral (VPL) que a su vez se proyectan a las áreas 3b/1 en SI. Los métodos de trazado anterógrados y retrógados han demostrado proyecciones axonales de una clase única de neuronas de la lámina I hacia la parte posterior del núcleo ventromedial. Estas neuronas emiten proyecciones a la corteza insular y al área 3a dentro de SI. Las neuronas de la lámina I que reciben impulsos desde nociceptores amielínicos han mostrado ser relevantes no sólo para transmisión de información nociceptiva normal, pero también para el desarrollo de dolor crónico.

Las propiedades funcionales de neuronas nocisensibles del área 3a difieren considerablemente de aquellas neuronas nocisensibles de las áreas 3b/1. Diferentes estudios de imagenología de alta resolución han revelado actividad consistente con respuesta de neuronas HPC de lámina I. Las interacciones directas entre las neuronas del área 3a que responden a estímulos nocivos y las neuronas 3b/1 mecanosensibles son un paralelismo entre la magnitud de las interacciones que ocurren entre dolor y tacto en sujetos conscientes.

Otros fenómenos que apoyan el papel de neuronas nocisensibles del área 3a en la señalización de dolor lento/ardoroso se deriva de demostraciones que la inyección intradérmica de capsaicina se continúa con: activación prolongada de una región extensa en 3a; supresión concomitante de neuronas en 3b/1; sensibilización a la estimulación mecánica de las neuronas dentro de la región activa de 3a. Estas observaciones sugieren la posibilidad que el área 3a participa en la codificación del dolor lento y la sumación temporal del segundo dolor.

El concepto de que el procesamiento nociceptivo ocurre sólo dentro de las áreas 3b/1 de SI ha existido durante décadas y sigue dominando la literatura. Aunque las proyecciones axonales de neuronas NS y WDR del asta dorsal hacia el VPL son densas, pocas neuronas en las áreas 3b/1 responden a estímulos nocivos. El área 3a es relativamente inaccesible, ocupando una región estrecha de 5-6mm dentro de la profundidad del fondo del surco central. Esta localización es altamente problemática para los estudios de imagen actuales, y permite una resolución espacial limitada.

La información sobre la dirección del movimiento táctil es obtenida de impulsos secuenciales de unas columnas celulares de 3b/1. Un estímulo táctil repetitivo normalmente desencadena actividad neuronal máxima dentro de 3b/1, mientras que la actividad en 3a está suprimida. Estas interacciones intracorticales funcionales entre 3a y 3b/1 han sido demostradas con estudios de imagen combinando estimulación vibrotáctil y termonociva. Estas observaciones indican que para apreciar completamente la contribución de SI a la percepción somatosensorial requiere trazados neurofisiológicos y/o métodos de imágenes sensibles a las interacciones que ocurren entre las diferentes capas y campos citoestructurales que comprenden el territorio cortical correspondiente.

Las interacciones entre los impulsos al área 3b/1 y al área 3a dependen de las conexiones interareales provistas por las colaterales a larga distancia de las neuronas piramidales. Dado que una respuesta en el área 3a producto de activación de fibras C es relativamente lenta en comparación a la respuesta 3b/1 a estímulos AbAd, la respuesta a un estímulo que activa simultáneamente fibras Ab, Ad y C se desarrolla rápidamente y sin restricción en el momento del estímulo. Cuando tal estímulo permanece en contacto repetido, las neuronas nocisensibles del área 3a se van activando de manera incrementada y conllevan una influencia inhibitoria progresivamente incrementada a las neuronas del área 3b/1.

Ha existido un perenne debate en cuanto a si las neuronas NS o WDR con axones en la vía espinotalámica codifican la intensidad del estímulo nocivo, basado en la presunción de que la intensidad del dolor está representada por el disparo de un tipo particular de neurona del asta dorsal con poca o ninguna elaboración cortical de esta información.

Es virtualmente una certeza que la intensidad sensitiva es codificada por la integración transareal de las respuestas neuronales SI a un estímulo nociceptivo. La respuesta a un estímulo que abarca todo el rango de intensidades dolorosas evocada por un breve estímulo térmico depende de la integración de la actividad de las neuronas NS y WDR en el área 3b/1, las cuales responden a rangos diferentes (pero que se traslapan) de intensidades. Cuando el estímulo es mantenido, la activación de nociceptores C y por consiguiente, neuronas nocisensibles en 3a harían que las neuronas 3b/1 contribuyeran poco a la codificación de la intensidad del estímulo doloroso. Este fenómeno sería esperado dado que el estímulo térmico que desencadena dolor lento no sólo activa el área 3a, sino que también suprime la activación de las áreas 3b/1.

Dado nuestro actual conocimiento, cuando ambas áreas 3a y 3b/1 son removidas, la estimulación nociva dejaría de evocar dolor. Las lesiones corticales de SI validan la idea que el área 3a contribuye a la codificación de las sensaciones dolorosas y apoyan el rol crítico para interacciones intracorticales entre las áreas 3a y 3b/1. Una lesión que destruye un sector de 3b/1 atenuaría el dolor proveniente de la activación selectiva de fibras A? pero liberaría la inhibición del área 3a, provocando mayor dolor debido a estimulación de fibras C.

Existen rutas para información nociceptiva espinotalamocortical además del STT. Las adaptaciones neuroplásticas hasta la interrupción del STT pueden resultar en patrones anormales de actividad cortical. Es relevante que la percepción del dolor crónico podría resultar de lesiones que irrumpen el balance normal entre las áreas 3a y 3b/1. Una desaferentación selectiva de 3b/1 llevaría a una respuesta exagerada del área cortical 3a con un incremento concomitante en la intensidad del dolor percibida. Una alternativa para reducir la información nociceptiva podría involucrar la ablación selectiva de neuronas de la lámina I, lo cual reduciría preferentemente impulsos nocivos de fibras C hacia el área 3a.

En síntesis, existe evidencia que SI es un sitio de integración para impulso entrante de diferentes fuentes aferentes, lo cual lleva a reconocimiento y percepción de la presencia, localización, intensidad, modalidad, y cualidad del tacto, calor y dolor. El dolor rápido es codificado por neuronas en 3b/1, las cuales llevan a atención pronta, acción refleja y reacción consciente a un estímulo. El dolor lento es señalado por neuronas en 3a lo cual está mejor enfocado al monitoreo de la lenta progresión en la intensidad de un estímulo nociceptivo, tal como el calor doloroso que acompaña la desnaturalización proteica y el daño tisular.

Bibliografía

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Resumen a cargo de Roberto Rodríguez Miranda (Algología, INCMNSZ).

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