ASIMETRÍA FUNCIONAL CEREBRAL

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1 ASIMETRÍA FUNCIONAL CEREBRAL

2 SIMETRÍA RADIADA El patrón de simetría radiada, supone que el cuerpo del organismo, está compuesto de un cierto número de unidades modulares equivalentes. Este tipo de simetría es más frecuente en especies “inferiores” en la escala filogenética. En general se trata de organismos que no tienen la capacidad del movimiento independiente.

3 SIMETRÍA BILATERAL El desarrollo de la simetría bilateral, supone la conformación de la estructura somática, a partir de dos mitades aproximádamente iguales. Posiblemente, la simetría bilateral surgió asociada con la evolución del movimiento independiente. El movimiento es más eficiente, cuando se ejecuta mediante la secuencia que alterna dos componentes. Del sistema motor es posible que la simetría bilateral se extendiera a los órganos sensoriales.

4 Asimetría cerebral. Se refiere a las diferencias anatómicas – estructurales, que a distintos niveles, se presentan en áreas homólogas de los hemisferios cerebrales. (Toga et al, 2003). Lateralización funcional. Es un concepto establecido principalmente a partir de estudios clínicos y de imagen funcional. Hace referencia a la asociación preferente de una función o componente funcional, con la actividad de uno u otro de los hemisferios cerebrales. (Galaburda, et al, 1978).

5 CUERPO CALLOSO El Cuerpo calloso es la principal comisura cerebral.
Está compuesta de aproximadamente 300 millones de fibras. Consta de tres partes anatómicas: Rodilla, cuerpo y esplenio. Otras comisuras son: El Quiasma óptico, la comisura anterior, la del hipocampo, la comisura habenular, entre otras.

6 FUNCIONES DEL CUERPO CALLOSO
El cuerpo calloso es el mas importante sistema de proyección del cerebro, compuesto por 300 millones de fibras (3% de todas las fibras corticales). Las fibras callosas hacen tanto conexiones homotópicas, como heterotópicas. La mayoría de las fibras callosas conectan preferencialmente áreas de asociación cortical, que áreas primarias. La función básica del cuerpo calloso es la transferencia de información entre los dos hemisferios cerebrales.

7 ASIMETRÍA FUNCIONAL Hace referencia a la utilización preferente de un lado del cuerpo en el desarrollo de determinadas tareas La asimetría funcional compromete no solamente los sistemas motores (mano y pie “preferentes”), sino también los sistemas sensoriales. Tanto en el sistema visual, como en el sistema auditivo, los individuos humanos presentan ojo y oído “preferente”. La asimetría funcional se organiza en un continuo, que va desde la utilización con preferencia de un solo lado (izquierda o derecha), hasta la utilización indistinta de los dos lados.

8 PREFERENCIA LATERALIDAD
Entre el 8% - 13% de la población mundial es zurda. Se modifica con la edad: recién nacidos (25%); a los 20 años (12%); a los 50 años (5%); a los 80 años (1%). Se dan diferencias por sexo: hombres (13%); ,mujeres (9%). La probabilidad de que dos diestros tengan un hijo zurdo es de 2% - 4%; Sí uno de los padres es zurdo (10% - 14%); sí ambos padres son zurdos ( más del 46%). La probabilidad de zurdería es más alta en epilepsia, en síndrome de Down, en autismo, en retardo mental, en dislexia.

9 PRUEBA DE PREFERENCIA LATERAL I
1. Imagínese que el centro de su espalda pica. ¿Con qué mano usted la rasca? 2. Entrelace los dedos de las manos. ¿Qué pulgar es el que queda más arriba? 3. Imagínese que usted está aplaudiendo. Comience a aplaudir. ¿Qué mano es la que sobrepone? 4. Guiña frente un espejo como si coqueteara. ¿Con qué ojo hizo el guiño? 5. Ponga sus manos detrás suyo, que una sostenga a la otra. ¿Qué mano es la que sostiene? 6. Alguien delante de usted está gritando pero usted no puede oír bien. Acerque su oído para oír mejor y ayúdese con una mano. ¿Qué oído usted acerca?

10 PRUEBA DE PREFERENCIA LATERAL II
7. Cuente hasta tres con sus dedos, usando el índice de la otra mano. ¿Qué índice utilizó? 8. Incline su cabeza hacia algún costado para tocar un hombro. ¿Qué hombro toca? 9. Fije un objeto distante pequeño con sus dos ojos y apunte directamente con su índice. Ahora cierre un ojo. Ahora ábralo y cierre el otro. ¿Qué ojo estaba abierto cuando la yema del dedo permanecía en línea con el objeto pequeño? (cuando el otro ojo, el no-dominante, está abierto y el ojo dominante está cerrado, el dedo parecerá moverse a un lado del objeto.) 10. Cruce sus brazos. ¿Qué antebrazo es el sobrepuesto? 11. Al hojear una revista o un libro, al buscar información o una página en especial en un cuaderno. ¿En que sentido lo haces, de atrás para adelante o de adelante para atrás? ¿qué mano usas?.

11 La asimetría cerebral es un principio de organización fundamental del cerebro y en particular de la corteza cerebral (Gazzaniga, 2000). Es un fenómeno que se forjó en el curso de la evolución. No es exclusivamente humano: se encuentra presente al menos desde los vertebrados (Vallortigara, 2005). En humanos la asimetría cerebral se expresa desde fases muy tempranas del desarrollo embrionario (Rosen, 1996). Así mismo evidencia fósil de asimetría cerebral se encuentra en humanos primitivos: 1’ años (LeMay, 1976).

12 EVOLUCIÓN DE LA ASIMETRÍA FUNCIONAL CEREBRAL
La ventaja básica de la asimetría funcional cerebral, es que se gana “espacio neural” para nuevas funciones, sin aumentar el volumen global del cerebro. Gazzaniga (2000), ha señalado que la asimetría funcional, se generó porque uno de los dos hemisferios sufre importantes modificaciones en el curso de la evolución, mientras que el otro hemisferio permanece estable. También se ha señalado que resulta más ventajoso, desde el punto de vista del procesamiento cerebral, acomodar todas las funciones de un mismo tipo en un hemisferio, mientras que el otro se especializa en otro tipo de funciones.

13 ASIMETRÍA FUNCIONAL CEREBRAL: ELEMENTOS HISTÓRICOS
F.J. Gall había propuesto a principios del siglo XIX, un modelo de organización cerebral, que suponía al cerebro como una “agrupamiento de órganos diferentes” El fenómeno de la “asimetría funcional cerebral, se comienza a describir en la clínica de las afasias del siglo XIX. Marc Dax (1836). Presenta serie de pacientes con alteraciones del habla, asociadas a lesión cerebral izquierda.

14 ASIMETRÍA FUNCIONAL CEREBRAL: ELEMENTOS HISTÓRICOS II
Paul Broca (1861). Presenta el caso de un paciente con dificultad en el habla y hemiplejía derecha. La autopsia de este paciente muestra una lesión extensa del lóbulo frontal del hemisferio izquierdo. Posteriormente presenta una serie de 8 casos: “..en los cuales la lesión está situada en la tercera circunvolución frontal, y lo más notable en todos estos pacientes, es que la lesión está en el lado izquierdo.

15 ASIMETRÍA FUNCIONAL CEREBRAL: ELEMENTOS HISTÓRICOS III
Broca propuso que en las regiones prefrontales izquierdas, se localizaría un “centro”, para la memoria motora de las palabras. Asoció, este centro con la “preferencia manual”, estableciendo o que se ha llamado la “Regla de Broca”: El hemisferio que controla el habla es contralateral a la “mano dominante”. J. H. Jackson (1864) Señala que los dos hemisferios cerebrales no pueden ser meros duplicados uno el otro, anticipando el concepto de “dominancia” . K. Wernike (1873). Describe alteraciones en la comprensión del lenguaje, por lesiones parieto – temporales izquierdas. Asume que en tales regiones, estaría localizado el “centro para la memoria de las palabras”.

16 ASIMETRÍA FUNCIONAL CEREBRAL. ELEMENTOS HISTÓRICOS
Brown-Séquard (1874). Asigna al hemisferio izquierdo la noción de “hemisferio predominante”, para poner en relieve que este hemisferio, en la mayoría de los casos controla el habla y la “mano preferente”. Dejerin (1891). Describe paciente que sufro ACV hemorrágico, en hemisferio izquierdo. Después de remisión de los síntomas afásicos, permanece un defecto para la lectura, que denominó “alexia” . La autopsia mostró lesión del giro angular izquierdo.

17 ASIMETRÍA FUNCIONAL CEREBRAL. ELEMENTOS HISTÓRICOS
H. Liepmann (1900). Introduce el concepto de “apraxia”, para referirse a la alteración en la ejecución de movimientos de las extremidades, por lesión del hemisferio izquierdo. Henschen (1925). Describe alteraciones del cálculo, asociadas a lesiones del hemisferio izquierdo.

18 ASIMETRÍA FUNCIONAL CEREBRAL. ELEMENTOS HISTÓRICOS.
Weisemberg & McBride (1935). Realizan el primer trabajo de evaluación psicométrica de pacientes con lesión cerebral. Reúnen una muestra de 200 sujetos, aplican 40 pruebas. Los investigadores observan que, efectivamente las lesiones del hemisferio izquierdo, implicaban mayor compromiso verbal. Sin embargo, las lesiones derechas, comprometían habilidades no verbales: percepción visual, manpulación de objetos y capacidad de usar el espacio apropiadamente. Ardila (1992). Señala que después de la II guerra, diversos trabajos: - Hecán (1962); Miler (1967); Benton (1997); Levi (1997). Mostraron, las capacidades del hemisferio derecho en funciones como procesamiento perceptual, espacial, musical; fenómenos emocionales y control de la atención.

19 “ASIMETRÍA FUNCIONAL CEREBRAL”: CORRELACIONES CLINICO – ANATÓMICAS
A partir de los trabajos de Broca y Wernike, a finales del siglo XIX, se comenzaron a establecer correlaciones entre lesiones corticales y sus manifestaciones a distintos niveles del comportamiento. Se caracterizaron diferentes “síndromes”, por su localización en lóbulos específicos y en hemisferios. De igual manera, la descripción de estos síndromes, dio lugar a las caracterizaciones de la función global de los dos hemisferios. Estas caracterizaciones enfatizan en la descripción de las funciones y menos en sus sustratos anatómicos.

20 ASIMETRÍA PREFRONTAL: PERSPECTIVA CLÍNICA
Caracterizaciones tempranas de la asimetría hemisférica en síndromes prefrontales. Izquierdo “pseudo-depresivo”; derecho “pseudo-sociopático”. (Benton, 1968; Blumer & Benson, 1975). Caracterización de síndromes clínicos, relacionados con los tres circuitos prefronto-estriatales (Cummings, 1993; Tekin et al, 2002). Una línea considerable de evidencia, ha propuesto que la esquizofrenia, estaría asociada con la “inversión” del patrón normal de asimetría imagenológica, en la CPFDL (Crow, 1997; Brach et al, 2003; Cullen et al, 2006)

21 Holistico (simultaneo)
CARACTERIZACIÓN FUNCIONAL DE LOS HEMISFERIOS CEREBRALES (Carter, 1998). HEMISFERIO IZQUIERDO HEMISFERIO DERECHO Verbal No verbal (espacial) Analítico Sintético Simbólico Concreto Abstracto Analógico Temporal Atemporal Racional Emocional Digital Espacial Lógico Intuitivo Lineal (serial) Holistico (simultaneo)

22 LAS “PETALIAS” DEL CRANEO HUMANO
A partir del estudio de cráneos fósiles, de “endocasts”, así como del estudio de cráneos de humanos modernos y de primates, diversos investigadores, entre quienes se destaca Marjorie LeMay (1975; 1978), describieron las “petalias” frontales y occipitales, como marcadores de asimetría anatómica del cerebro humano. Las petalias son las impresiones que deja el cerebro, particularmente en la base del cráneo, las cuales constituyen un “negativo” del volumen del cerebro.

23 “CEREBRAL TORQUE” A partir del análisis de las impresiones que deja el cerebro en el cráneo (“petalias”); así como de los “endocasts” de cráneos fósiles; se determinó un patrón de asimetría del cerebro humano (Le May, 1976, 1978). De acuerdo con este patrón, el lóbulo frontal derecho se extiende más allá del izquierdo, mientras el lóbulo occipital izquierdo, se extiende más allá de su contraparte en el hemisferio derecho. Este patrón, pareciera el resultado de una suerte de “torcedura” del cerebro en sentido izquierda-derecha… que algunos autores denominan “Yakovlevian torque”. (Toga et al, 2003)

24 EXPRESIÓN DE LA “PETALIA” FRONTAL: (Zilles et al, 1996)
Hombres diestros; 2. Hombres zurdos; 3 Mujeres diestras; 4. Mujeres zurdas. Más marcada en diestros que en zurdos. Más asimetría en hombres que en mujeres.

25 EXPRESIÓN DE LA “PETALIA” OCCIPITAL: (Zilles et al, 1996)
Hombres diestros. 2. Hombres zurdos; 3 Mujeres diestras; 4. Mujeres zurdas. Más prominente que la frontal. Más expresión en diestros que en zurdos.

26 ASIMETRÍA ANATÓMICA EN “ÁREAS DEL LENGUAJE”
Una de las primeras aproximaciones a la asimetría hemisférica, desde el punto de vista anatómico, la constituye el trabajo de Geschwind & Levitsky (1968). Los investigadores estudiaron post-mortem, una muestra de 100 cerebros humanos, específicamente en regiones temporales supero-posteriores, conocidas como “Planum Temporale”. Localizadas detrás del área de Wernike. Esta región se presume que esta asociada con el procesamiento de información lingüística, de tipo auditivo verbal.

27 MÉTODOS: ESPECÍMENES POST-MORTEM
La evaluación de la asimetría en especimenes post-mortem. Usualmente se considera el volumen, pero igualmente, medidas de la superficie cortical o espesor de la corteza. Generalmente se tiene en cuenta, una medida global de los hemisferios, así como mediciones de sustancia gris y de sustancia blanca.

28 MÉTODOS: IMAGEN ESTRUCTURAL
Usualmente se evalúa el volumen, pero también la densidad. Medidas globales, sustancia gris, sustancia blanca. Demarcación de imágenes por RM (A) Corteza frontal lateral; corteza orbito-frontal, giro anterior del cíngulo. (B) Hipocampo. (C) Giro parahipocampal. (D) Giro precentral (E) Giro post-central.(F) Lóbulo parietal inferior (Raz et al, 2004).

29 ASIMETRÍA PREFRONTAL: PERSPECTIVA IMAGEN ESTRUCTURAL
Los estudios con imágenes de la estructura de la corteza cerebral, han mostrado un patrón de asimetría en regiones prefrontales, que podría resumirse en los siguientes aspectos. Mayor volumen en la corteza prefrontal del hemisferio derecho. Este mayor, se asocia con mayor volumen de la sustancia gris cortical del hemisferio derecho. Mayor volumen de la sustancia blanca en el hemisferio izquierdo (Watkins et al, 2001; Good et al, 2001; Pujol et al, 2002; Raz et al, 2004). Cullen et al (2006). En el grupo de control de sujetos normales, en un estudio sobre esquizofrenia, describe mayor densidad y mayor tamaño de neuronas piramidales de la lámina III, en el hemisferio izquierdo. (Allen et al, 2002)

30 ASIMETRÍA CEREBRAL: “TEST DE WADA”
Wada J (1949), estudiando pacientes con convulsiones epilépticas en Japón, inyectó amital sódico, en la arteria carótida del lado donde se producía la convulsión, con el propósito de seguir la progresión de la descarga epiléptica Se encontró que la sustancia inducía pérdida temporal de las funciones, del hemisferio ipsilateral, incluyendo pérdida del habla, cuando se inyectaba el hemisferio izquierdo (“dominante”). En estudios de pacientes investigados para posibles cirugías a causa de convulsiones focales, permitieron establecer asociación entre áreas corticales (“localización”) y funciones como el lenguaje o la preferencia manual.

31 MÉTODOS: IMÁGENES FUNCIONALES
Busca establecer correlaciones anátomico -funcionales. Se relacionan desempeños comportamentales particulares, con procesos o respuestas fisiológicas específicas. Tomografía computarizada por emisión de positrones; Resonancia magnética funcional, etc.

32 ASIMETRÍA FUNCIONAL CEREBRAL: IMAGEN NORMAL EN REPOSO
Imagen normal en reposo del hemisferio izquierdo (arriba) y del derecho (abajo). Las imágenes se obtuvieron mediante la medición del flujo sanguíneo regional. Se utilizó glucosa marcada radioactivamente con Xe 133. Cada “pixel” representa un cnt2 de la corteza cerebral. La tasa de flujo media está representado en verde. 20% por debajo en azul. 20% por encima representado en rojo. Con la situación de reposo se presenta una prominente activación de la corteza prefrontal.

33 ASIMETRÍA MOVIMIENTO VOLUNTARIO
El monitoreo de la actividad cortical, se utilizó glucosa marcada con el isótopo radioactivo Xe 133. Arriba: Al sujeto se le pidió que moviera los dedos de la mano derecha. Se activa la corteza motora primaria y el área motora suplementaria del hemisferio izquierdo. Abajo: Se le pidió al sujeto que contara en voz alta hasta veinte de manera continua. Se activó el área motora primaria correspondiente a la boca, el área motora suplementaria y corteza auditiva del hemisferio izquierdo.

34 VOLUMEN (cn3) DE HEMISFERIOS CEREBRALES, CORTEZA Y SUSTANCIA BLANCA, DE CEREBROS HUMANOS POST-MORTEM (ZILLES ET AL, 1996) MUJER HOMBRE DEREHO IZQUIERDO DERECHO IZQUIERD0 HEMISFERIO /- 6.5 /- 6.3 /- 7.7 /- 7.6 CORTEZA /- 3.3 /- 3.2 /- 4.2 /- 4.1 SUSTANCIA BLANCA /- 4.2 /- 3.8 /- 4.5 /-4.3 El estudio se realizó con 109 cerebros de sujetos adultos (56 hombres, 53 mujeres). Son estadísticamente significativas las diferencias en: El volumen total de los hemisferios (hombres y mujeres): derecho > izquierdo. Las diferencias en corteza (hombres y mujeres): derecho > izquierdo. Las diferencias en sustancia blanca, significativa en mujeres en el hemisferio derecho.

35 VARIABLES POBLACIONALES ASOCIADAS CON ASIMETRÍA INTER-HEMISFÉRICA
Existen un conjunto de factores, propios de los individuos, que pueden modificar la expresión de la asimetría cerebral, a nivel de la población. En la literatura se hace mención frecuente a las siguientes: EDAD. Cambios maduracionales o “involutivos”, podrían producir modificaciones en la expresión de la asimetría cerebral… particularmente, en la corteza prefrontal (Modelo HAROLD, Cabeza, 2000). SEXO. Además de las diferencias en el tamaño (aprox. 10%), ciertas características asimétricas, podrían expresarse diferencialmente entre los sexos. LATERALIDAD. El uso preferente de un lado del cuerpo, podría estar igualmente asociadas, con variaciones en la expresión de la asimetría inter-hemisférica. INTERACCIONES. Combinaciones de estos factores pueden afectar de manera específica la asimetría cerebral. Otros factores que podrían tener algún efecto: Raza, experiencias de aprendizaje, diferencias individuales…

36 REDUCCIÓN DEL VOLUMEN DE LA CORTEZA CEREBRAL ASOCIADO CON LA EDAD (Raz et al, 2004)
ROI Mean (*) S.D. Shrinkage per decade (%) Lateral prefrontal cortex 17.70 2.90 5.36 Orbito-frontal cortex 8.66 1.24 3.35 Pre-central gyrus 18.84 2.18 2.70 Anterior cingulate gyrus 2.28 0.23 0.43 Post-central gyrus 13.76 1.79 3.07 Inferior temporal gyrus 11.07 1.60 2.29 Fusiform cortex 18.61 2.24 2.51 Parahippocampal gyrus 7.01 0.86 1.89 Hippocampus 6.69 0.87 3.09, (**) Inferior parietal lobule 13.66 3.00 +0.14 Visual (calcarine) cortex 5.60 1.10 1.70 Prefrontal white matter 38.42 6.44 2.97 Parietal white matter 22.86 3.61 +0.42 (*) Volumen en cn3, corregido por tamaño corporal (**) Dos estimados para el hipocampo. Antes y después de los 50 años.

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