Novel insights on the impact of very weak and conventional electric and magnetic fields by transcranial neuromodulation technologies: from low level neurophysiological effects to the rehabilitation of stroke patients

La present tesi es centra en la necessitat d'implementar noves solucions efectives d'estimulació cerebral per a la recerca bàsica i clínica, amb l'objectiu de millorar la detecció de biomarcadores sensibles i desenvolupar enfocaments innovadors en teràpies cerebrals basades en circuits. Primer, s'emmarca la neurofisiologia bàsica del sistema nerviós central, els mecanismes de plasticitat, l'estimulació cerebral no invasiva (NIBS) i els mètodes de neuroimatge. A partir d'aquest marc, la recerca experimental es desglossa en capítols. El primer capítol aborda l'exploració de les fonts de variabilitat en NIBS i el desenvolupament de noves metodologies de neuroimatge per a l'extracció de biomarcadores causals. Aquestes busquen millorar l'estimació espai-temporal del les senyals electrofisiológiques en les estructures cerebrals d'interès durant els experiments o intervencions amb NIBS. El segon capítol s'enfoca a comprendre millor els efectes de l'estimulació magnètica transcraneal (TMS). A través d'una sèrie d'experiments, que combinen TMS-EEG-EMG neuronavegada, la tesi ofereix noves evidències sobre els principis d'acció de la TMS. Els nostres resultats mostren que la interacció de camps magnètics febles amb els sistemes neuronals corticals provoca predominantment un alliberament inhibitori. Els resultats obren el camí per a noves estratègies terapèutiques de neuromodulació, especialment dirigides a trastorns cerebrals de caràcter inhibitori. El tercer capítol explora els efectes de mètodes d'estimulació basats en xarxes, com l'estimulació transcraneal per corrent directe multifocal (tDCS), en trastorns de moviment i cognitius post-ictus. Situant a pacients post-ictus en el centre d'un assaig experimental preclínic, es desenvolupa un protocol basat en circuits que s'enfoca en xarxes d'atenció, recompensa i motores. Finalment, es conclou que les noves aproximacions en l'estimulació multifocal adaptativa i en temps real milloraran la precisió i efectivitat de les intervencions neurològiques, obrint noves oportunitats per a enfrontar els reptes futurs.