Evaluación de los cambios vinculados a los alumnos en La estimulación trigéminal mediada por Locus Coeruleus
Summary
Para verificar si los efectos trigéminos sobre el rendimiento cognitivo implican actividad de locus coeruleus, se presentan dos protocolos que tienen como objetivo evaluar posibles correlaciones entre el rendimiento y los cambios en el tamaño de la pupila relacionados con la tarea inducidos por la masticación. Estos protocolos pueden aplicarse a condiciones en las que se sospeche la contribución de locus coeruleus.
Abstract
La literatura científica actual proporciona evidencia de que la actividad sensorimotor trigémino asociada con la masticación puede afectar la excitación, la atención y el rendimiento cognitivo. Estos efectos pueden deberse a conexiones generalizadas del sistema trigémino al sistema de activación reticular ascendente (ARAS), al que pertenecen las neuronas noradrenérgicas del locus coeruleus (LC). Las neuronas LC contienen proyecciones a todo el cerebro, y se sabe que su secreción varía con el tamaño de la pupila. La activación de LC es necesaria para provocar la midriasis relacionada con tareas. Si los efectos de masticación en el rendimiento cognitivo están mediados por la LC, es razonable esperar que los cambios en el rendimiento cognitivo se correlacionan con los cambios en la midaría relacionada con la tarea. Aquí se presentan dos protocolos novedosos para verificar esta hipótesis y documentar que los efectos de masticación no son atribuibles a la activación del motor específico. En ambos protocolos, los cambios de rendimiento y tamaño de la pupila observados durante tareas específicas se registran antes, poco después, y media hora después de un período de 2 minutos de cualquiera de: a) sin actividad, b) agarre rítmico, bilateral, c) masticación bilateral de pellets blandos, y d) masticación bilateral de pellet duro. El primer protocolo mide el nivel de rendimiento en la detección de números de destino que se muestran en matrices numéricas. Dado que las grabaciones del tamaño de la pupila se registran mediante un pupilómetro adecuado que impide la visión para garantizar niveles de iluminación constantes, la midriasis relacionada con la tarea se evalúa durante una tarea háptica. Los resultados de este protocolo revelan que 1) los cambios inducidos por la masticación en el rendimiento y la midriasis relacionada con tareas están correlacionados y 2) ni el rendimiento ni la midriasis se mejoran con la empuñadura. En el segundo protocolo, el uso de un pupilómetro portátil permite medir los cambios de tamaño de la pupila y el rendimiento durante la misma tarea, permitiendo así obtener pruebas aún más sólidas con respecto a la participación de LC en los efectos trigéminos sobre la actividad cognitiva. Ambos protocolos se han ejecutado en la oficina histórica del profesor Giuseppe Moruzzi, el descubridor de ARAS, en la Universidad de Pisa.
Introduction
En los seres humanos, se sabe que masticar acelera el procesamiento cognitivo1,2 y mejora laexcitación 3,4, atención5, aprendizaje, y la memoria6,7. Estos efectos se asocian con el acortamiento de las latencias de las potencialidades corticales relacionadas con eventos8 y un aumento de la perfusión de varias estructuras corticales y subcorticales2,9.
Dentro de los nervios craneales, la información más relevante que sustenta la desincronización cortical y la excitación se transporta mediante fibras trigéminos10,probablemente debido a fuertes conexiones trigémino al sistema ascendente de activación reticular (ARAS)11. Entre las estructuras ARAS, el locus coeruleus (LC) recibe las entradas trigéminos11 y modula la excitación12,13, y su actividad covarios con pupila tamaño14,15,16,17,18. Aunque la relación entre la actividad de reposo de LC y el rendimiento cognitivo es compleja, la mejora relacionada con las tareas de la actividad lc conduce a la momiasis de19 alumnos asociada a la excitación20 y un rendimiento cognitivo mejorado21. Existe una covariación fiable entre la actividad LC y el tamaño de la pupila, y esta última se considera actualmente un apoderado de la actividad central noradrenérgica22,23,24,25,26.
La activación asimétrica de las ramas trigéminos sensorimotor induce asimetrías pupilas (anisocoria)27,28,confirmando la fuerza de la conexión trigemino-coerulear. Si la LC participa en los efectos estimulantes de masticar en el rendimiento cognitivo, puede afectar a la midriasis paralela relacionada con la tarea, que es un indicador de activación fásica LC durante una tarea. También puede afectar el rendimiento, por lo que se puede esperar una correlación entre los cambios inducidos por masticar en el rendimiento y la midriasis. Por otra parte, si los efectos del trigémino son específicos, los efectos de masticación deben ser mayores que los provocados por otra tarea motora rítmica. Para probar estas hipótesis, se presentan dos protocolos experimentales. Se basan en mediciones combinadas de rendimiento cognitivo y tamaño de la pupila, realizadas antes y después de un corto período de actividad de masticación. Estos protocolos utilizan una prueba que consiste en encontrar los números de destino mostrados en las matrices numéricas atentas29,junto con los números no objetivo. Esta prueba verifica el rendimiento atento y cognitivo.
El objetivo general de estos protocolos es ilustrar que la estimulación trigémino provoca cambios específicos en el rendimiento cognitivo, que no se pueden atribuir específicamente a la generación de comandos motores y están relacionados con los cambios vinculados a los alumnos en Excitación. Las aplicaciones de los protocolos se extienden a todas las condiciones de comportamiento en las que se puede medir el rendimiento y se sospecha la participación de la LC.
Protocol
Representative Results
Discussion
Los protocolos presentados en este estudio abordan los efectos agudos de la actividad trigémino sensorimotor en el rendimiento cognitivo y el papel de la LC en este proceso. Este tema tiene cierta relevancia, teniendo en cuenta que 1) durante el envejecimiento, el deterioro de la actividad masticatoria se correlaciona con la decadencia cognitiva32,33,34; las personas que preservan la salud bucal son menos propensas a fenómenos…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
La investigación fue apoyada por subvenciones de la Universidad de Pisa. Agradecemos al Sr. Paolo Orsini, al Sr. Francesco Montanari y a la Sra. Cristina Pucci la valiosa asistencia técnica, así como a la compañía I.A.C.E.R. S.r.L. por apoyar a la Dra. Maria Paola Tramonti Fantozzi con una beca. Por último, agradecemos a la empresa OCM Projects por preparar pellets duros y realizar mediciones constantes de dureza y resorte.
Materials
| Anti-stress ball | Artengo, Decathlon, France | TB600 | |
| Chewing gum | Vigorsol, Perfetti, Italy | Commercially available product | |
| Infrared Camera-Wearable pupillometer | Pupil Labs, Berlin, Germany | Pupil Labs headset | |
| Pupillographer | CSO, Florence, Italy | MOD i02, with chin support | |
| Silicon rubber | Prochima, Italy | gls50 | |
| Software for pupil detection – wearable pupillometer | Pupil Labs, Berlin, Germany | Pupil Labs headset | |
| Tangram Puzzle | Città del Sole srl, Milano, Italy | Tangram Puzzle | |
| Wearable pupillometer | Pupil Labs, Berlin, Germany | Pupil labs model | Dimension of the frame: 13.5 x 15.5cm |
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