NEUROFISIOLOGIA
Neurofisiología, Aplicación en la práctica clínica
Dr. Gerardo Del Valle Carazo
Costa Rica

Generation and Propagation of Action Potentials.
Waveform Analysis.
Dr. Jun Kimura
Kyoto University, Kyoto,
Japan

Principles and Practice of Nerve Conduction Studies
Dr. Jun Kimura
Kyoto University, Kyoto,
Japan

Síndromes de Atrapamiento
Dr. Norman Fuentes Víquez
Costa Rica

Multiofocal Motor Neuropathies
Dr. Jun Kimura
Kyoto University, Kyoto,
Japan

Potenciales Evocados Motores
Dr.  Mauricio Sittenfeld Appel
Profesor de Neurología UCR
Costa Rica

Myopathic Disorders
Dr. Jun Kimura
Kyoto University, Kyoto,
Japan

Cranial Nerve Testing
Dr. Jun Kimura
Kyoto University, Kyoto, Japan


Neurofisiología, Aplicación en la práctica clínica

Dr. Gerardo Del Valle Carazo
Costa Rica

La neurofisiología nos ha suministrado de una serie de poderosas herramientas diagnósticas en nuestro quehacer diario; extensión o complemento de la historia clínica y de la exploración física; con resultados fácilmente obtenibles y reproducibles en la práctica rutinaria.  Nos permiten con bastante exactitud la clasificación y ubicación anatómica de lesiones en las vías nerviosas centrales, periféricas. unión neuromuscular y fibras musculares; lesiones que pueden o no tener manifestaciones clínicas evidentes para el médico.  Son el resultado de agudas observaciones de diferentes autores a través de la historia de la humanidad, que se han ido concatenando como un gigantesco rompecabezas que aún no ha sido completado.  Rápidamente comentaremos algunos procedimientos rutinarios.

Electromiografía
Nos permite conocer las características de los potenciales de acción del músculo y de la unidad motora, útil para diferenciar entre el músculo normal, las miopatías y el músculo que sufre o ha sufrido denervación.  La electromiografía convencional nos permite evaluar la actividad que se produce al insertar la aguja. (Actividad de inserción), la actividad en reposo (espontánea), la actividad voluntaria en el Patrón de reclutamiento y Patrón de máximo esfuerzo.  Actividad en reposo: lo normal es el silencio o ausencia de actividad eléctrica; patológica es la presencia de Positivos, Fibrilaciones Fasciculaciones, Descargas repetitivas complejas como las Descargas miotónicas, etc.  La exploración de los músculos de una determinada región anatómica, dependientes en su inervación de diferentes nervios y raíces nerviosas, nos permite ubicar con exactitud una lesión en las raíces, plexos o nervios periféricos.

Reclutamiento y Patrón de Máximo Esfuerzo
Se evalúan las características del reclutamiento de unidades motoras y del patrón ante el esfuerzo máximo.

Reclutamiento disminuido, con potenciales de gran amplitud, se observa en lesiones de tractos nerviosos periféricos y reclutamiento súbito, con potenciales de muy pobre amplitud se suele observar en la patología primaria del músculo esquelético

Electromiografía Cuantitativa
Evalúa las características de los potenciales de unidad motora: amplitud, duración, número de fases. potenciales de reinervación.  El perfil Miopático se caracteriza por potenciales predominantemente polifásicos, de pobre amplitud y duración.  El Neuropático por potenciales de gran amplitud y duración, con aumento en el porcentaje de polifasia.

Electro neurografía
Nos permite investigar la neuroconducción de los nervios sensitivos, motores o mixtos: Se evalúa: Latencia distal, amplitud y duración de los potenciales motores o sensitivos.  Porcentaje de decremento de la amplitud ante el estímulo proximal (bloqueo) y la velocidad de conducción en los diferentes segmentos del nervio.

Neurografía sensitiva antidrómica: El nervio sensitivo se estimula en la región proximal y los electrodos de registro se sitúan en la porción caudal.  Neurografía sensitiva ortodrómica: Los electrodos de registro se colocan en la porción proximal del nervio y el estímulo se aplica en la región distal.

Neurografía Motora: Se utilizan estímulos ligeramente supramaximales en varios puntos del trayecto de un nervio motor y se obtienen registros en un músculo inervado por el nervio explorado.  Estos procedimientos nos permiten clasificar la disfunción nerviosa en mielinopática o neuroaxonal.

Inching:  Permite la ubicación topográfica de una lesión con exactitud.

Protocolo De Ondas F: Un estímulo supramaximal es aplicado a un nervio motor, viaja en forma antidrómica a la médula y estimula la neurona del asta anterior.  La motoneurona se despolariza y produce un potencial tardío de latencia variable.  Evalúa el funcionamiento de la porción proximal al de la vía
periférico motora.

Reflejo H: El estímulo inframaximal aplicado a un nervio mixto, viaja ortodrómicamente por las fibras sensitivas, ingresa a la médula a través de la raíz posterior y establece un arco reflejo con la neurona motora del asta anterior, la cual se despolariza y produce un potencial tardío de latencia constante.  El estímulo es sub-umbral para las fibras motoras. útil en la evaluación por hernia discal SI.

Estudio Simpático Reflejo:
Investiga el sistema Autonómico Simpático mediante la respuesta sudomotora al estímulo eléctrico o auditivo.  El estímulo eléctrico se aplica en una mano o pie y la respuesta se obtiene en la porción distal de los miembros,

Respuesta R-R:
Registro de las variaciones de la frecuencia cardiaca en diferentes situaciones, respiración normal, respiración profunda, maniobra de Valsalva, cambios súbitos de posición, etc.

Examen de Decremento. (T. de Jolly)
Se aplican trenes de estímulos eléctricos supramaximales de una determinada frecuencia a un nervio y se recogen los potenciales evocados en el músculo adecuado.  Evalúa el estado del factor de seguridad en la transmisión neuromuscular. Util para detectar alteraciones funcionales de la unión neuromuscular.

Potenciales Evocados
Tienen 1a habilidad de detectar funciones sensoriales o motoras anormales, en presencia de una historia clínica o exploración neurológica no satisfactoria.  En pacientes con disfunción de otros sistemas y sospecha de enfermedad desmielinizante, nos pueden revelar la presencia de disfunción en un sistema sensorial que no ha mostrado alteraciones clínicas.  Nos ayudan a definir la distribución anatómica de un proceso patológico.  Nos permiten monitorear objetivamente cambios en el estado del paciente.  Estos Test nos suministran una extensión cuantitativa y sensible de la exploración neurológica.  Nos hablan de disfunción de una vía o sistema, No de la etiología de la disfunción, sin embargo, las características de la disfunción nos permiten elucubrar sobre la posible etiología.

¿Que es potencial evocado?: Potencial evocado, es una manifestación eléctrica tisular nerviosa, ante un estímulo externo.  Han sido utilizados desde la década de los 50s, pero no es hasta los 70s, en que se demuestra su utilidad clínica.  Tipos: somestésicos, visuales, auditivos, cognitivos, motores.  Los parámetros a evaluar: latencias Absolutas, amplitud del potencial, latencias interpico y tiempo de conducción central.  Nos permiten clasificar la disfunción en neuroaxonal o mielinopática.

Potenciales Evocados Somestésícos:
El estímulo de la sensibilidad profunda, provoca una onda de despolarización que viaja a través del nervio periférico, asciende por las columnas posteriores de la médula espinal, Al núcleo gracilis y cuneatus, decusa a nivel del lenmisco medial en el tallo cerebral y alcanza la corteza somestésica pasando por el núcleo ventral posterolateral del tálamo y la cápsula interna.  Las respuestas obtenidas en los electrodos de registro son promediadas por el ordenador para anular la actividad artefaccial, Se evalúa: morfología, amplitud, latencias absolutas e interpico de los potenciales obtenidos.






Caso Clínico.  Varón de 19 años, sufrió un traumatismo cérvico-occipital en una piscina, luego aquejó sensación de adormecimiento del hemicuerpo izquierdo.  Un Tac de cerebro realizado a los Cuatro días fue normal.  Los potenciales evocados somestésicos mostraron ausencia de respuesta cortical derecha al estimular el tibial izquierdo (trazo superior en rojo) y un potencial de pobre amplitud al estimular el mediano izquierdo.















Una resonancia nuclear magnética del cerebro, mostró una imagen compatible con un infarto isquémico del núcleo ventral posterolateral del tálamo derecho.








Potenciales Evocados Visuales
Estímulo mediante un "dámero o tablero" de patrón cambiante o mediante un destelleo de luz roja (goggles).  Nos permiten evaluar las vías ópticas retro retinianas.

Potenciales Evocados Auditivos del Tallo Cerebral
Estimulo monoauricular mediante "clics", mientras que el otro oído recibe un ruido enmascarador.  Se evalúan las primeras 5 ondas, las cuales representan al nervio auditivo y las estructuras tronculares de la vía auditiva.  Aplicaciones clínicas: Detección de esclerosis múltiple, Neurinoma acústico, Tumores del tallo cerebral: monitoreo transoperatorio.  Detección temprana de sordera en infantes.  S. De muerte súbita en infantes.  Evaluación de muerte neurológica.

Blink Reflex:
Se estimula eléctricarriente una rarna superficial del trigémino y se recogen los potenciales M del orbicular de los párpados, inervado por el nervio facial.

P 300 y Tiempo de Respuesta. (Potencial Evocado Cognitivo)
Útil para evaluar pacientes con demencia; trastornos psicológicos o en tratamientos con ciertos fármacos.  El paciente debe concentrarse en discriminar entre dos tipos de estímulos auditivos; Uno frecuente y el otro imprevisto.  Mide: % de aciertos del estímulo blanco.  Tiempo de reacción.  Latencia de la positividad 300.  No se conocen con certeza los generadores de estos potenciales, pero parece relacionarse con múltiples generadores localizados en el lóbulo parietal inferior, lóbulo frontal, hipocampos, lóbulo temporal medial y otras estructuras límbicas.  Algunas drogas pueden alterar las respuestas.

Los potenciales cognitivos se suman a los Test Neuropsicológicos, y a los estudios de imagen del SNC (SPECT, TAC, RNM y PET) en el estudio y diagnóstico de procesos demenciales.

Potenciales Evocados Motores:
Se utiliza un estimulador magnético (T.M.S.). Se estimula el cráneo, sobre el área motora, en el trayecto de la vía piramidal a través de la medula y los nervios periférico motores.  Los potenciales se recogen en un músculo apropiado.  Evalúan la vía piramidal.

Monitoreo trans operatorio: Permite indicarle al neurocirujano, cuando debe ejecutar o no un procedimiento, útiles en cirugía del ángulo ponto cerebeloso, lesiones ocupantes medulares y cirugía de escoliosis.


Bibliografía:


Chiapa H. Evoked potentials in Clinical Medicine.  Third Edition.  Lippincott - Raven, 1997 Philadelphia.

DeLisa J. Baran E., Spielholz N. Manual of nerve Conduction Velocity and Clinical Neurophysiology.  Raven press 1994 New York

Kimura J Electrodiagnosis in Diseases of Nerve and muscle: principles and practice.  FA Davis, Philadelphia.

Llobera N. Manual De Técnicas En Electrofisiología Clínica.  Universitat de les Illes Balcars 1995.  Mallorca.

Sethi R., Thompson L.L. The Electromyographer Handbook.  Second Edition, Little, Brown and company, Boston/Toronto.

Stálbert E, Young R. Clinical Neurophysiology. Butterworths & CO 1981 London.






NEUROFISIOLOGÍA


Generation and Propagation of Action Potentials.
Waveform Analysis.

Dr. Jun Kimura
Kyoto University, Kyoto,
Japan



1) Analysis of Triphasic Waveform
Analyzing waveforms plays an important role in the assessment of nerve or muscle action potentials.  A sequence of potential changes arises as two sufficiently close wave fronts travel in the volume conductor.  This results in a positive-negative-positive triphasic wave as the moving fronts of the leading and trailing dipoles, representing depolarization and repolarization, approach, reach, and finally pass beyond the point of the recording electrode.  Thus, an orthodromic sensory action potential from a deeply situated nerve gives rise to a triphasic waveform in surface recording.  The potentials originating in the region near the electrode, however, lack the initial positivity, in the absence of an approaching volley.  A compound muscle action potential, therefore, appears as a negative-positive diphasic waveform when recorded with the active electrode near the end-plate region where the volley initiates.  In contrast, a pair of electrodes placed away from the activated muscle registers a positive-negative diphasic potential indicating that the impulse approaches but does not reach the recording site.

The number of triphasic potentials generated by individual muscle fibers summate to give rise to a motor unit potential recorded in electromyography.  The waveform of the recorded potential varies with the location of the recording tip relative to the source of the muscle potential.  Thus, the same motor unit shows multiple profiles depending on the site of the exploring needle.  Moving the recording electrode short distances away from the muscle fibers results in an obvious reduction in amplitude.  Additionally. the duration of the positive - to - negative rising phase, or rise time, becomes greater.  The rise time greater. The rise time gives an important clue in determining proximity to the generator source.  Amplitude may not serve for this purpose. because it may decrease with smaller muscle fibers or lower fiber density.

2) Near-Field and Far-Field Potentials
The near field represents recording of a potential as ¡t propagases under a pair of usually closely, spaced electrodes placed directly over the path of the impulse.  A bipolar recording registers primarily. though not exclusively, the near field from the axonal volley along the course of the nerve.  In contrast, the far field implies detection of a voltage step long before the signal arrives at the recording site. usually by a pair of widely separated electrodes located far from the traveling volleys.  Original work on short-latency auditory, evoked potentials suggested that synaptically activated neurons in the brainstem gave rise to stationary peaks.  Further work with the human peripheral nerve has documented that stationary peaks can result solely from the propagating impulse in the absence of synaptic discharge.  Hence stationary activities registered in far-field recording may represent a fixed neural source such as synaptic discharges or alternatively, a nonpropagating peak from an advancing front of axonal depolarization.

In short latency somatosensory evoked potentials (SEP) of the median or tibial nerve a voltage step develops between the two compartments when the moving volley encounters a sudden geometric change at the border of the conducting medium.  Here, each volume conductor on the opposite side of the boundary, in effect, acts as a lead connecting any points within the respective compartment to the voltage source at the partition.  Consequently, the potential difference between the two compartments can be detected as a voltage step in far-field recording with G1l on one side and G2 on the other side of tile boundary.  The designation, junctional or intercompartmental potential, differentiates this type of stationary peaks from fixed neural generators and helps specify the mechanism of the voltage step generated by the travelling impulse at a specific location.

3) Detection of Conductíon Block
In documenting motor conduction block, the combination of clinical and electrophysiologic finding,, usually circumvents the ambiguity of the criteria based purely on waveform analysis.  In the presence of conduction block, a shock applied distally to the nerve lesion in question elicits a vigorous twitch and a large distal amplitude despite disproportionately severe clinical weakness associated with paucity of voluntarily activated motor unit potentials.  As an exception, the same finding also characterizes any weakness attributable to upper motor neuron involvement or hysteria.  In equivocal cases, inability to distinguish focal pathological temporal dispersion from conduction block poses no major practical problem because either finding usually suggests demyelination, leading to an appropriate treatment.  Tile absence of F waves compliments conventional nerve conduction studies to document conduction block in the proximal segment.

The use of insufficient stimulus intensities at the proximal site erroneously reduces the proximal amplitude.  Likewise increased threshold for excitation in regenerated or chronically demyelinated nerves may account for a reduced proximal response.  In these cases, stimulation of more proximal, unaffected nerve segment gives rise to a normal response, indicating the passage of impulse across the lesion site despite its abnormally elevated threshold for local excitation.  During the course of wallerian degeneration. the distal stump of the nerve remains viable for several days at a time when its proximal part fails to transmit the signal across the injury site.

Physiologic as well as pathologic temporal dispersion can effectively reduce the area of diphasic or triphasic evoked potentials.  The loss of area under the waveform seen in the absence of conduction block implies a duration-dependent phase cancellation of unit discharges within the compound action potential.  Segmental studies provide the best means in detecting pathological non-linear changes as opposed to physiological linear regression in amplitude and area of compound action potential.  An awareness of this possibility helps analyze dispersed action potentials in identifying various patterns of neuropathic processes.





NEUROFISIOLOGIA

Principles and Practice of Nerve Conduction Studies

Dr. Jun Kimura
Kyoto University, Kyoto,
Japan

1)    Short and Long Pathways
In the evaluation of a focal lesion, studies of a longer segment tends to lower the sensitivity of the test because the inclusion of the unaffected segments in calculation dilutes the effect of slowing at the site of lesion.  In contrast, studying a shorter segment helps isolate a localized abnormality and provides better resolution of restricted lesions that may otherwise escape detection.  For example, patients with the carpal tunnel syndrome show a sharply localized latency increase, averaging 0.8 ms across a 1 cm segment.  This, compared to a normal value ranging from 0. 16 to 0.21 ms, clearly indicates a focal abnormality.  An abrupt change in waveform of the recorded response provides an additional, and perhaps more convincing, finding that nearly always accompanies a latency increase across the site of compression.  In fact, waveform analysis often localizes a focal lesion unequivocally even in the absence of an abnormal latency prolongation.  This technique suits not only in assessing a possible compressive lesion but also in characterizing focal nature of some widespread abnormalities such as multifocal motor neuropathies.

Despite the traditional use of conduction studies across a relatively short distal portion of the peripheral nerves, a longer segment may provide a better result in assessing a more diffuse or multi-segmental process such as polyneuropathies.  A longer path has an advantage in accumulating all the segmental abnormalities, which individually might not show a clear deviation from the normal range.  Thus. in general, the longer the segment under study, the more evident the conduction delay for a diffuse process.  A number of neurophysiological methods supplement the conventional techniques for the assessments of longer pathways.  The selection of such techniques necessarily reflects the special orientation of each laboratory.  Those of general interest include the F wave and the H reflex.

Assume a nerve impulse conducting at a rate of 0.2 ms/cm (50 m/s).  A 20 percent delay for a 1 0 cm segment is only 0.4 ms, whereas the same change for a 100 cm segment amounts to 4.0 ms, an obvious increase for easy detection.  Evaluating a longer, as compared to shorter, segment also improves the overall accuracy because the same absolute error leads to a smaller percentage of change in measuring either the  latency or the distance.  In routine practice, a surface measurement of a 10 cm nerve segment may yield an estimated distance of 9.5 to 10.5 cm.  A 1 cm difference constitutes a 10 percent error, or a calculated conduction velocity between 5 0 m/s and 55 m/s.  The same 1 cm error in a 100 cm segment represents only 1 percent error, or a conduction velocity between 50 m/s and 50.5 m/s.  The same argument holds in determining the effect of possible error in latency measurement.  Thus, studying a longer path offers a better sensitivity and accuracy as well as improved reproducibility in serial studies.

2)    Reproducibility of Various Measures
We conducted a multicenter analysis on intertrial variability of nerve conduction studies in preparation for future drug assessments in diabetic polyneuropathy.  All measurements were repeated twice at a time interval of 1-4 weeks by the same examiners, who underwent a hands-on workshop to standardize the method.  In all, 32 centers participated in the study of 132 healthy subjects (63 men) and 65 centers in the evaluation of 172 patients with diabetic polyneuropathy (99 men).  The protocol consisted of 1) motor nerve conduction studies of the left median and tibial nerves for measurement of amplitude. terminal latency, and minimal F-wave latency, and calculation of motor conduction velocity and F-wave conduction velocity and 2) antidromic sensory nerve conduction studies of the left median and sural nerves for recording of amplitude and distal latency, and calculation of sensory conduction velocities.

In both the healthy subjects and patients with diabetic neuropathy, amplitude varied most, followed by the terminal latency, and motor and sensory conduction velocites.  The minimal F-wave latency showed the least change, with the range of variability of only 10 percent for the median nerve and 1 1 percent for the tibial nerve in normals.  The corresponding values were 12 percent and 14 percent. respectively. in patients with diabetic polyneuropathy.  These results support the hypothesis that the minimal F-wave latency serves as the most reliable measure of nerve conduction for a sequential study in the same subjects.  When evaluating individual patients against a normal range established in a group of subjects, however, F-wave conduction velocity suits better, because minimizes the effect of limb length.  Alternatively. some prefer the use of a nomogram plotting the latency against the height as a simple, albeit indirect. measure of limb length.

3) Clinical Consideration
Our data indicate that the length of the nerve segment under study dictates the accuracy and sensitivity of measurement.  Although studies of shorter or longer segment pose technical merits and demerits, the choice seems to depend entirely on the pattern of the conduction abnormalities.  In summary, short distances magnify focal conduction abnormalities despite increased measurement error, and long distances, though insensitive to focal lesions, provide better yields and reliability for a diffuse or multisegmental process.  These findings also underscore the importance of choosing nerve stimulation techniques best suited for detecting the clinically supsected lesion.  Thus, electrophysiologic studies serve well only when conducted as an extension of the history and physical examination, which provide an overall orientation for subsequent physiologic evaluation.




NEUROFISIOLOGÍA

Síndromes de Atrapamiento

Dr. Norman Fuentes Víquez
Costa Rica



Los síndromes de atrapamiento constituyen un conjunto de enfermedades que consisten en la compresión de un nervio en algún sitio de su trayecto.  Por tanto, las alteraciones que producen son similares.

Las manifestaciones clínicas dependen del nervio afectado, del sitio comprimido, del grado de lesión producida y de la velocidad con la que la misma se instauró.

Los síndromes de atrapamiento son junto con las radiculopatías, la causa más común de referencia para estudios de electrodiagnóstico.

Los estudios de conducción nerviosa y la electromiografía con agujas son cada día más precisas para establecer el diagnóstico y pronóstico de las neuropatías por compresión debido a la experiencia acumulada y a los avances tecnólogos.  También se han descrito nuevas técnicas que permiten estudiar más nervios.

Se describe en este trabajo la sintomatología, diagnóstico diferencial y la técnica de estudio de los nervios más comúnmente afectados como son el mediano, ulnar, radial, peroneo y tibial.  Además se mencionan en forma breve neuropatías compresivas en otros nervios menos comúnmente afectados.

La gran ayuda del electrodiagnóstico como método de laboratorio permitirá cada día realizar diagnóstico más temprano y preciso de estas enfermedades, corregir la causa que los produce, solucionar los molestos síntomas y discapacidad que producen en los pacientes.




NEUROFISIOLOGÍA

Multiofocal Motor Neuropathies

Dr. Jun Kimura
Kyoto University, Kyoto,
Japan



Multifocal motor neuropathy (MNN), a variant of CIDP, deserves special mention to distinguish this potentially treatable condition from amyotrophic lateral sclerosis (ALS) and other motor neuron syndromes.  These patients develop chronic asymmetric predominantly motor neuropathy with multifocal conduction delay and persistent conduction block.  Although MNIN typically causes distal upper limb weakness and atrophy, proximal muscles, biceps brachii in particular, may show hypertrophy possibly associated with continuous motor unit activity.  Similar to earlier reported cases with sensory and motor involvements the long-lasting conduction block suggests chronic demyelination as the pathological basis.  The patient often has normal or occasionally even increased stretch reflexes with a normal or only slightly elevated CSF protein.  Some patients develop cranial nerve involvement and others, central demyelination.  These features make it difficult to diagnose the condition solely on the basis of clinical examination.

Conduction blocks typically involve unusual sites such as the median nerve in the forearm or brachial plexus rather than the common sites of compression seen in multiple entrapment neuropathies.  Most patients have selective involvement of motor fibers with normal sensory conduction through the sites of motor conduction block.  Both motor conduction block and abnormally increased threshold probably reflect a chronic local demyelinating lesion, which for yet undetermined reason becomes persistent without repair.  Some patients with features indistinguishable from ALS have multifocal motor nerve conduction abnormalities.  In one series 17 of 169 patients clinically diagnosed as motor neuron disease had some abnormalities in motor nerve studies including 10 with conduction block.  Demonstration of motor conduction block at multiple sites differentiates this potentially treatable clinical entity from the small subgroup of ALS patients with only lower motor neuron involvement.

Electrophysiologic studies must confirm the diagnosis before initiating therapeutic trials using, for example, immunosuppressants such as cyclophosphamide.  Several authors have documented a successful treatment by intravenous immunoglobulin.  Outcomes of therapy by either immunosuppressants or immunoglobulin vary considerably among different reported cases.  Some patients improve but do not return to normal, others stabilize, some require long term therapy and still others become refractory to any from of treatment.  Most studies suggest more favorable results after cyclophosphamide or human immune globulin therapy compared to prednisone or plasmapheresis.

In our series, two cases of MNN had local conduction block involving motor but not sensory fibers at the site of nerve swelling.  A nerve biopsy, taken adjacent to the enlargement in one patient revealed subperineurial edema and slight thickening of the perineurium under low-power light micrographs.  The perivascular area at the center contained scattered large-diameter axons almost devoid of myelin or with very thin myelin.  These thinly-myelinated axons usually had small onion bulbs.  The presence of cytoplasmic processes covered with basement membrane suggested their Schwann cell origin.  A nerve biopsy specimen from another patient also revealed perivascular area containing scattered demyelinated axons surrounded by small onion bulbs.  Morphometric studies using high-power light micrographs showed a fiber density of 6458 fibers/mm2, as compared to 7906 fibers/ mm2 in the control.  Axonal diameter and myelin thickness showed a linear relationship in the normal subjects.  By contrast, the patient had numerous large-diameter axons with thinner myelin, although some normally-myelinated large axons remained.

The underlying pathogenic mechanism centers on elevated titers of anti-GMI antibodies found in a wide variety of neuromuscular conditions, but more commonly in some lower motor neuron disorders and MMN.  Antibodies may have predilection to the GMI component of motor fibers, which have a longer carbon chain than in sensory fibers.  Autoantibodies may exert their effect, in part, by binding to GM 1 on the surface of motor neurons.  Anti-GMI antibodies may or may not cause motor dysfunction by binding to the nodal and paranodal regions.  Sera of patients with MNN but not with progressive spinal muscular atrophy induced conduction block in rats tibial nerve despite similar elevation of anti-GMI titers in both categories.  These antibodies however, may not have a causal relationship with MNN, as evidenced by many patients without raised levels.  Surface-bound antibodies directed against major axoplasmic antigen may act interfering with remyelination rather than causing demyelination.  In some cases, nerve ischemia may play a role in the pathogenesis.

In an extraordinary case, a patient had duck embryo rabies vaccine three months before the onset of her motor neuron disorder.  She had multifocal conduction block, elevated levels of anti-GMI IgM antibodies and deposits of IgM at nodes of Ranvier.  Aside from attacking motor neurons guided by the abundant GMI on the cell-surface, anti-GMI antibodies may cause conduction block in peripheral nerves by binding to the node of Ranvier.  An autopsy study in another patient showed findings consistent with both ALS and MMN. It is necessary to clarify the exact pathogenesis underlying these findings to properly classify the motor neuron disease and MNLN.




NEUROFISIOLOGÍA

Potenciales Evocados Motores

Dr.  Mauricio Sittenfeld Appel
Profesor de Neurología UCR
Costa Rica


Los Potenciales Evocados Motores mediante la estimulación magnética de la corteza motora, médula, raíces, plexos y nervios periféricos son otro de los métodos utilizados en la Neurofisiología Clínica para la evaluación vía cortico-espinal y detección temprana de alteraciones de la misma.

Este método de estimulación de un campo magnético fue descubierto por Faraday en 1831, pero no fue hasta los estudios de Baker y colaboradores en la Universidad de Sheffield en 1975 que se estudio la posibilidad de obtener latencias al estimular diferentes sitios del sistema nervioso central y periférico, que tuvieran aplicación clínica.

Como cualquier método neuro-electrofisiológico son una extensión del exploración neurológica con una buena correlación clínica se vuelve un instrumento altamente poderoso para no solo determinar la afectación de la vía piramidal, sino también en la posible localización de la misma (supracervical-cervical-dorsal-lumbar), cuando la clínica no aporta toda la información necesaria para poder seleccionar el estudio de imágenes en una región espécifica.

Este es un método indoloro que lo que requiere es la aplicación de un magneto trans-cutáneamente aplicación de electrodos de superficie en un músculo especifico, en las cuatro extremidades Y conociendo el nivel radicular del mismo se puede localizar el sitio de lesión, mediante la determinación de latencias periféricas y centrales.

En esta charla se presentan varios casos donde la estimulación magnética nos ha ayudado en un diagnóstico temprano y en la toma otras decisiones de uso de otros métodos diagnósticos, especialmente de imágenes.

Estos especialmente nos han sido útiles en determinación temprana de la afectación córtico-espinal de la Esclerosis Lateral Amiotrófica, sobre todo cuando todavía clínicamente la hiper reflexia o los reflejos patológicos son claros.  También en las Mielopatías Cervicales Espondilóticas, en la determinación y, localización de la de tumores medulares con mayor afectación ventral.  En combinación con potenciales Evocados Multimodales son de gran utilidad en Esclerosis Múltiple y también en reconocer la afectación tanto cordonal posterior como cortico espinal lateral de la Degeneración Combinada Subaguda de la Médula.

También recientemente hemos utilizado la estimulación magnética como parte de la preparación diagnostica de pacientes con epilepsia refractaria para cirugía de epilepsia, con lesiones frontales o hemisféricas extensas, donde clínicamente tienen en el hemisferio contra lateral una mano espástica no cortical, logrando demostrar que el lado lesionado contra lateral tiene latencias más prolongadas que el lado ipse-lateral y como este lado controla de forma bilateral ambas extremidades.




NEUROFISIOLOGÍA

Utilidad de los potenciales evocados en pediatría

Dr. Roberto Brian Gago
Hospital Nacional de Niños
Costa Rica

La detección de las anomalías morfológicas del Sistema Nervioso ha avanzado importantemente con las modernas técnicas de imágenes.  Sin embargo, los trastornos neurológicos "funcionales" ameritan estudios electrofisiológicos para su identificación.  También estas exploraciones pueden complementar el estudio de trastornos estructurales.  Los potenciales evocados auditivos. visuales o somestésicos nos permiten evaluar esas vías neurológicas, a través de estímulos, identificando su condición "madurativa" alteraciones mielinopáticas o axonales incluso infraclínicas y aproximaciones topográficas de una lesión o trastorno.

Estudios en serie pueden ayudar a juzgar la evolución de ciertas enfermedades o pronóstico en TCE o coma.

La ausencia de respuestas corticales ayuda en la decisión de una hemisferectomía en cirugía de epilepsia.

Los PES son de gran utilidad en el monitoreo transoperatorio de la cirugía en relación a la columna vertebral.

Los Potenciales Evocados Auditivos del Tronco Cerebral (PEATC): Permeten detectar hipoacusias desde el recién nacido o en niños con Retardo Mental.  Trastornos malformativos, vasculares o expansivos del puente o ángulo pontocerebeloso podrían ser sospechados por los PEATC, así como patología del VIII par.

Los Potenciales Evocados Visuales (PEV): Nos permiten sospechar lesiones del nervio o quiasma óptico así como documentar y evolucionar cegueras corticales.  Pueden ser de ayuda también en el diagnóstico de Migraña.

Los Potenciales Evocados Somestésicos (PES): Facilita la exploración de la sensibilidad profunda. difícil por clínica en niños, también, al evaluar los cordones posteriores, explora alteraciones de la médula espinal.  Los PES junto con la EMG y Neurografía Motora, participan en el diagnóstico de neuropatías periféricas (hereditarias, tóxicas, metabólicas, inflamatorias, traumáticas o autoinmunes (como en el Síndrome de Guillain-Barré).

Los Potenciales Motores (PM): Estudiados mediante estimulación magnética, contribuyen en la exploración de toda la vía piramidal.





NEUROFISIOLOGÍA

Myopathic Disorders

Dr. Jun Kimura
Kyoto University, Kyoto,
Japan


Myopathies refer to any disorder where primary pathology involves muscle tissue.  Primary diseases of muscle include genetically determined disorders and those of toxic or inflammatory nature.  Entities traditionally referred to as muscular dystrophies have a clearly delineated mode of genetic transmission and a progressive clinical course, whereas congenital myopathies show a less well-defined pattern of inheritance and a benign clinical course.  Some myopathies also result from an inborn error of metabolism as part of a hereditary systemic disorder.  In addition, a wide variety of inflammatory processes such as dermatomyositis and polymyositis affect the muscle.  Dysmaturation myopathy without specific histochemical or cytoarchitectural characteristics accounts for many cases of hypotonia in infancy.

Although patients with a myogenic disorder develop hypotonia as one of the essential features, not all floppy infants have a primary muscle disease.  In fact, disorders of the motor unit constitute less than 10 percent of the identifiable causes of weakness during infancy.  A disease of the central nervous system commonly produces so-called cerebral hypotonia.  Other nonmyogenic etiologies include spinal muscular atrophy, poliomyelitis, inflammatory polyneuropathy, myasthenia gravis and botulism.  Central sleep apnea may complicate a variety of neuromuscular syndromes, sometimes appearing as isolated symptoms of excessive daytime sleepiness.  Myalgia may herald the illness as a presenting symptom in some patients with a wide variety of myogenic disorders.

Differential diagnosis depends on the pattern of inheritance, the distribution of muscle weakness and the time course of progression.  Recessively inherited disorders most often show loss of function: the homozygous or hemizygous patients have only defective copies of the defective gene. producing little or no functional protein.  In contrast, dominantly inherited disorders most often show change of function. the heterozygous, patients have both normal and mutant copies of the gene, which produces an abnormal protein that causes dysfunction of the cell.  Categorization of inherited disorders simply by their inheritance pattern thus affords some prediction concerning the underlying biochemical defect.

The useful screening tests include the determination of creatine kinase and erythrocyte sedimentation rate.  Electromyography and analysis of force help delineate the physiologic mechanism of weakness and fatigue.  Muscle biopsies provide histological and histochemical confirmation.  Some advocate needle biopsies over the tradicional surgical techniques.  In patients with clinical myopathic disorders, biopsy reveals prominent myopathic features regardless of the age of patients, although myopathy in the elderly tends to accompany neurogenic changes.  Additional studies of interest include computerized tomography and magnetic resonance muscle imaging.

Electromyographic studies contribute not only in differentiating myogenic from neurogenic paresis, but also in delineating the distribution of abnormalities and categorizing dystrophies and myopathies.  The patterns classically associated with myopathy may occasionally result from neurogenic involvement.  This confusing feature develops in late stages following complex changes of denervation and reinnervation.  Nerve conduction studies also mimic a neuropathic process of the motor axons with a reduction in amplitude of compound muscle action potentials and preservation of sensory nerve potentials.  Neuromuscular transmission studies show no abnormality in primary disorders of muscles.





NEUROFISIOLOGÍA
Cranial Nerve Testing

Dr. Jun Kimura
Kyoto University, Kyoto, Japan

Isolated cranial nerve palsies may result from lesions of the respective nerves along their extra-axial courses or as the sole manifestation of brainstem lesions.  Cranial nerves most commonly assessed in an electromyographic laboratory include the facial and accessory nerves.  They both travel superficially to allow easy access to electrical stimulation from the surface.  They also innervate the muscles readily approachable by needle or disk electrodes for recording.

1) Facial Nerve
Bell's palsy affects the facial nerve sporadically in an isolated incidence.  Although the exact etiology remains unknown accumulating evidence suggests that herpes simplex virus type 1 (HSV-1) reactivation causes Bell's palsy in some, but not all patients, giving a rational for antiviral therapy with acyclovir.  The same principles apply to the electromyographic examination of facial and limb muscles.  In the face, however, physiologically small motor unit potentials may mimic fibrillation potentials, and signs of denervation appear early in less than three weeks following injury presumably because of the short nerve length.  Serial electrodiagnostic studies help delineate the course of the illness.  The amplitude of the direct response elicited by stimulation of the facial nerve provides the best means for prognosis after the fourth to fifth day of onset.  An amplitude greater than one half the control value on the normal side indicates a good prognosis, although late degeneration can still occur.  Preservation or return of RI or R2 of the blink reflex also serves as a reliable measure in predicting a satisfactory recovery, providing a reasonable assurance that the remaining axons will survive.

Diabetic patients who develop a facial palsy also tend to have a more severe paresis and the evidence of substancial denervation.  Acoustic neuroma strategically located at the cerebellopontine angle, may compress not only the facial nerve, but also the trigeminal nerve and the pons, i.e., the efferent, afferent and central arcs of the blink reflex.  Peripheral facial palsy may herald other symptoms of multiple sclerosis in young adults.  In these cases, blink reflex studies usually show an absent or delayed RI, indicating demyelination of the central reflex arc, which includes the intrapontine portion of the facial nerve.  Myokymic discharges, although characteristic of this disorder, may also appear in other conditions such as pontine gliom, and subarachnoid hemorrhage.

2) Trigeminal Nerve
Trigeminal sensory neuropathy characteristically evolves with unilateral or bilateral facial numbness sometimes accompanied by pain, paresthesia and disturbed taste.  This type of neuropathy may accompany systemic sclerosis or mixed connective tissue disease.  Patients with trigeminal neuralgia have altered cutaneous sensation not only in the affected but also unaffected adjacent divisions, suggesting combined peripheral and central pathology.  A mandibular fracture may result in an isolated lesion of the mandibular nerve.  Demyelinating lesions affecting pontine trigeminal pathways may cause trigeminal neuralgia in patients with multiple sclerosis.  Exposure to trichloroethylene causes a cranial neuropathy with peculiar predilection to the trigeminal root damage.  Facial numbness may herald other symptoms of an expanding tumor involving the trigeminal nerve.  Other causes of trigeminal nerve lesion include perineural spread of carcinoma.  The blink reflex help establish abnormalities of the trigeminal nerve.  Other techniques of interest include conduction studies of the trigeminal motor nerve and of the mandibular nerve.

3) Accessory Nerve
Pressure from a tumor or surgical procedures of the posterior triangle can damage the spinal accessory nerve.  Other causes include stretch induced injury, cargo loading, coronary artery bypass, carotid endarterectomy, and ligature injury during surgical exploration.  In trapezius palsies following injury of the accessory nerve, the upper vertebral border of the scapula moves away from the spinal vertebrae.  With the lower angle of the scapula relatively fixed by muscles supplied by the C-3 and C-4 roots through the cervical plexus, the whole scapula slips downward and the inferior angle rotates internally, or clockwise for the right, and counter clockwise for the left scapula as viewed from the back.  This type of winging tends to worsen by abduction of the arm to the horizontal plane, that displaces the superior angle further laterally.  The paralysis of the sternocleidomastoid causes weakness in rotating the face toward the opposite shoulder in proportion to the degree of muscle atrophy.  Bilateral involvement of the muscles makes the flexion of the neck difficult.  In a sequential study of patients with trapezius palsy, nerve conduction changes revealed the evidence of spontaneous regeneration after complete axonal degeneration.

4) Other Cranial Nerves
Hypoglossal nerve palsy may result from compression by kinking of the vertebral or aneurysm. or as a complication in approximately 5 percent of endarterectomies.