Investigar el comportamiento de evitación relacionado con el dolor usando un paradigma robótico de alcance de brazos

Evitar es una respuesta adaptativa a la amenaza corporal que indica dolor. Sin embargo, cuando el dolor se vuelve crónico, el dolor y la evitación relacionada con el dolor pierden su propósito adaptativo. En línea con esto, el modelo de prevención del miedo del dolor crónico^{1,2,3,4,5,6,7,8} postula que las interpretaciones erróneas del dolor como catastróficos, desencadenan aumentos en el miedo al dolor, que motivan el comportamiento de evitación. La evasión excesiva puede conducir al desarrollo y mantenimiento de la discapacidad crónica del dolor, debido al desuso físico y la disminución de la participación en las actividades y aspiraciones diarias^1,2,3,4,5,9. Además, dado que la ausencia de dolor puede atribuirse erróneamente a la evitación en lugar de a la recuperación, se puede establecer un ciclo autosostenible de miedo y evitación relacionados con el dolor^10.

A pesar del reciente interés en evitar en la literatura de ansiedad^11,12, la investigación sobre la evitación en el dominio del dolor todavía está en su infancia. Investigaciones previas de ansiedad, guiadas por la influyente teoría de dos factores^13,generalmente ha asumido el miedo a impulsar la evasión. En consecuencia, los paradigmas de evitación tradicionales¹² implican dos fases experimentales, cada una correspondiente a un factor: la primera para establecer el miedo (acondicionamiento pavloviano¹⁴ fase), y la segunda para examinar la evitación (fase Instrumental^15). Durante el acondicionamiento pavloviano diferencial, un estímulo neutro (estímulo condicionado, CS+; por ejemplo, un círculo) se combina con un estímulo intrínsecamente aversivo (estímulo no condicionado, EE.UU.; por ejemplo, una descarga eléctrica), que produce naturalmente respuestas no condicionadas (UR, por ejemplo, miedo). Un segundo estímulo de control nunca se empareja con los EE.UU. (CS-; por ejemplo, un triángulo). Después de los emparejamientos de los CS con los EE.UU., el CS+ provocará miedo en sí mismo (respuestas condicionadas, CRs) en ausencia de los Estados Unidos. El CS- viene a la seguridad de la señal y no activará los RP. Después, durante el acondicionamiento instrumental, los participantes aprenden que sus propias acciones (respuestas, R; por ejemplo, pulsación de botón) conducen a ciertas consecuencias (resultados; O, por ejemplo, la omisión de shock)^15,16. Si la respuesta impide un resultado negativo, aumenta la probabilidad de que esa respuesta aumente; esto se conoce como refuerzo negativo¹⁵. Así, en la fase pavloviana de paradigmas tradicionales de evitación, los participantes aprenden por primera vez la asociación CS-US. Posteriormente, en la fase instrumental, se introduce una respuesta de evitación instruida por el experimentador (R), cancelando los Estados Unidos si se realiza durante la presentación de CS, estableciendo una asociación R-O. Por lo tanto, el CS se convierte en un estímulo discriminatorio (S^D),indicando el momento adecuado para, y motivando el rendimiento de, el condicionado R¹⁵. Aparte de algunos experimentos que muestran el condicionamiento instrumental de los informes de dolor¹⁷ y las expresiones faciales relacionadas con el dolor^18,las investigaciones sobre los mecanismos instrumentales de aprendizaje del dolor, en general, son limitadas.

Aunque el paradigma de evitación estándar, descrito anteriormente, ha aclarado muchos de los procesos subyacentes a la evitación, también tiene varias limitaciones^5,19. En primer lugar, no permite examinar el aprendizaje, o la adquisición, de la propia evitación, porque el experimentador instruye la respuesta de evitación. Tener participantes elegir libremente entre múltiples trayectorias y, por lo tanto, aprender qué respuestas son dolorosas/seguras y qué trayectorias evitar/no evitar, modela con mayor precisión la vida real, donde la evitación surge como una respuesta natural al dolor^9. En segundo lugar, en los paradigmas tradicionales de evitación, la respuesta de evitación de pulsación de botones no tiene costo alguno. Sin embargo, en la vida real, la evasión puede llegar a ser extremadamente costosa para el individuo. De hecho, la evitación de alto costo interrumpe especialmente el funcionamiento diario^5. Por ejemplo, evitar el dolor crónico puede limitar gravemente la vida social y laboral de las personas^9. En tercer lugar, las respuestas dicotomas, como pulsar/no pulsar un botón, tampoco representan muy bien la vida real, donde se producen diferentes grados de evitación. En las siguientes secciones, describimos cómo el paradigma robótico de alcance de brazos²⁰ aborda estas limitaciones, y cómo el paradigma básico se puede extender a múltiples preguntas de investigación novedosas.

Adquisición de la evasión
En el paradigma, los participantes utilizan un brazo robótico para realizar movimientos de alcance de brazos desde un punto de partida hasta un objetivo. Los movimientos se emplean como respuesta instrumental porque se asemejan mucho a estímulos específicos del dolor que evocan el miedo. Una pelota representa virtualmente los movimientos de los participantes en pantalla(Figura 1),lo que permite a los participantes seguir sus propios movimientos en tiempo real. Durante cada prueba, los participantes eligen libremente entre tres trayectorias de movimiento, representadas en pantalla por tres arcos (T1–T3), que difieren entre sí en términos de lo esfuerzos que son, y con la probabilidad de que se combinen con un doloroso estímulo electrocutáneo (es decir, estímulo del dolor). El esfuerzo se manipula como desviación de la trayectoria más corta posible y mayor resistencia del brazo robótico. Específicamente, el robot está programado de tal manera que la resistencia aumenta linealmente con la desviación, lo que significa que cuantos más participantes se desvían, más fuerza necesitan ejercer sobre el robot. Además, la administración del dolor está programada de tal manera que la trayectoria más corta y fácil (T1) siempre se combina con el estímulo del dolor (100% dolor/sin desviación o resistencia). Una trayectoria media (T2) se combina con un 50% de probabilidad de recibir el estímulo del dolor, pero se requiere más esfuerzo (desviación moderada y resistencia). La trayectoria más larga y exitosa (T3) nunca se combina con el estímulo del dolor, pero requiere el mayor esfuerzo para alcanzar el objetivo (0% dolor / mayor desviación, resistencia más fuerte). El comportamiento de evitación se opera como la desviación máxima de la trayectoria más corta (T1) por ensayo, que es una medida más continua de evitación, que por ejemplo, presionar o no presionar un botón. Además, la respuesta a la evasión tiene un costo de un mayor esfuerzo. Además, dado que los participantes eligen libremente entre las trayectorias del movimiento, y no están explícitamente informados sobre las contingencias experimentales R-O (trayectoria de movimiento-dolor), el comportamiento de evitación se adquiere instrumentalmente. El miedo autoinformado en línea al dolor relacionado con el movimiento y la esperanza de dolor se han recogido como medidas de miedo condicionado hacia las diferentes trayectorias de movimiento. La esperanza de dolor también es un índice de concienciación sobre contingencias y evaluación de amenazas^21. Esta combinación de variables permite examinar la interacción entre el miedo, las evaluaciones de amenazas y el comportamiento de evitación. Utilizando este paradigma, hemos demostrado consistentemente la adquisición experimental de avoidance^20,22,23,24.

Generalización de la evasión
Hemos ampliado el paradigma para investigar la generalización de la evasión^23,un posible mecanismo que conduce a una evasión excesiva. La generalización del miedo pavloviano se refiere a la propagación del miedo a estímulos o situaciones (estímulos de generalización, GSs) que se asemejan al CS+ original, con el miedo disminuyendo con la disminución de la similitud con el CS+ (gradiente de generalización)^25,26,27,28. La generalización del miedo minimiza de nuevo la necesidad de aprender las relaciones entre estímulos, permitiendo la detección rápida de nuevas amenazas en entornos en constante cambio^25,26,27,28. Sin embargo, la generalización excesiva conduce al miedo a estímulos seguros (SG similares al CS-), causando así angustia innecesaria^28,29. En línea con esto, los estudios que utilizan la generalización del miedo pavloviano muestran consistentemente que los pacientes con dolor crónico generalizan excesivamente el miedo relacionado con el dolor^{30,31,32,33,34,}mientras que los controles saludables muestran generalización selectiva del miedo. Sin embargo, cuando el miedo excesivo causa incomodidad, la evasión excesiva puede culminar en discapacidad funcional, debido a la evitación de movimientos y actividades seguras, y el aumento de la desconexión de la actividad diaria^1,2,3,4,9. A pesar de su papel clave en la discapacidad crónica del dolor, la investigación sobre la generalización de la evasión es escasa. En el paradigma adaptado para estudiar la generalización de la evasión, los participantes adquieren por primera vez la evitación, siguiendo el procedimiento descrito anteriormente^20. En una fase de generalización posterior, se introducen tres trayectorias de movimiento novedosas en ausencia del estímulo del dolor. Estas trayectorias de generalización (G1-G3) se encuentran en el mismo continuo que las trayectorias de adquisición, que se asemejan a cada una de estas trayectorias, respectivamente. Específicamente, la trayectoria de generalización G1 está situada entre T1 y T2, G2 entre T2 y T3, y G3 a la derecha de T3. De esta manera, se puede examinar la generalización de la evasión a nuevas trayectorias seguras. En un estudio anterior, mostramos la generalización de los auto-informes, pero no la evitación, posiblemente sugiriendo diferentes procesos subyacentes para el miedo relacionado con el dolor- y evitar la generalización²³.

Extinción de la evasión con prevención de respuestas
El método principal para tratar el alto miedo al movimiento en el dolor musculoesquelético crónico es la terapia de exposición³⁵—la contraparte clínica de la extinción pavloviana^36,es decir, la reducción de los RP a través de la experiencia repetida con el CS+ en ausencia de los EE.UU.^36. Durante la exposición al dolor crónico, los pacientes realizan actividades o movimientos temidos con el fin de desconcertar las creencias catastróficas y las expectativas de daño^34,37. Dado que estas creencias no necesariamente se refieren al dolor per se, sino más bien a la patología subyacente, los movimientos no siempre se llevan a cabo sin dolor en la clínica^34. Según la teoría del aprendizaje inhibitorio^38,39, el aprendizaje de extinción no borra la memoria del miedo original (por ejemplo, trayectoria de movimiento-dolor); más bien, crea una nueva memoria inhibitoria de extinción (por ejemplo, trayectoria de movimiento-sin dolor), que compite con la memoria de miedo original para la recuperación^40,41. La nueva memoria inhibitorio depende más del contexto que la memoria del miedo original^40,considerando que la memoria del miedo extinguido es susceptible a la re-aparición (retorno del miedo)^40,41,42. A menudo se impide a los pacientes realizar comportamientos de evitación incluso sutiles durante el tratamiento de la exposición (extinción con prevención de respuesta, RPE), para establecer la extinción del miedo genuino mediante la prevención de la mala atribución de la seguridad para evitar^10,43.

Retorno de la evasión
La recaída en términos de retorno de la evasión sigue siendo común en las poblaciones clínicas, incluso después de la extinción del miedo^43,44,45,46. Aunque se han encontrado múltiples mecanismos para dar lugar al retorno del miedo⁴⁷, poco se sabe acerca de los relacionados con la evitación²². En este manuscrito, describimos específicamente la recuperación espontánea, es decir, el retorno del miedo y la evitación debido al paso del tiempo^40,47. El paradigma robótico de alcance de brazos se ha implementado en un protocolo de 2 días para investigar el retorno de la evasión. Durante el día 1, los participantes reciben por primera vez capacitación en adquisiciones en el paradigma, como se describe anteriormente^20. En una fase RPE posterior, se impide a los participantes realizar la respuesta de evitación, es decir, sólo pueden realizar la trayectoria asociada al dolor (T1) en extinción. Durante el día 2, para probar la recuperación espontánea, todas las trayectorias están disponibles de nuevo, pero en ausencia de estímulos para el dolor. Usando este paradigma, demostramos que, un día después de la extinción exitosa, la evasión regresó^22.