Los principales hallazgos de la presente investigación mostraron que la mano afectada de niños con reducciones unilaterales de miembros superiores tenía un índice de coactivación significativamente más alto para flexión y extensión de la muñeca al inicio del estudio. Además, el uso de una prótesis de mano impresa en 3D impulsada por la muñeca (por flexión) redujo el índice de coactivación durante la flexión de la muñeca en un 70%, en comparación con una reducción del 30% para la mano no afectada. Aunque no se encontraron interacciones significativas en la presente investigación, se observó una reducción del 70% en el índice de coactivación tras el uso de una prótesis de mano impresa en 3D (Tabla 3 y Fig. 2b) puede ser clínicamente relevante. Investigaciones previas han examinado la coactivación durante las acciones musculares isométricas en poblaciones clínicas de niños y adolescentes con parálisis cerebral, así como adultos con una amplia gama de patologías neurológicas . En general, estos estudios han encontrado una mayor coactivación del antagonista en comparación con el agonista durante las contracciones musculares isométricas submáximas y máximas . Para los individuos que experimentan amputaciones adquiridas de extremidades, los estudios de coactivación muscular se han explorado como una opción para el control mioeléctrico de prótesis de extremidades superiores o para examinar el estado de los patrones de coactivación de la musculatura residual de las extremidades de los amputados trans-tibiales . Seyedali et al., informó que el índice de coactivación del miembro residual de los miembros inferiores amputados fue significativamente mayor que el miembro intacto y un grupo de control durante la marcha . Sin embargo, los niños con reducción de extremidades trans-tibiales congénita (n = 3) y adquirida (n = 2) produjeron una coactivación significativamente menor durante la marcha en comparación con un grupo de control, lo que sugiere una estabilidad deficiente de la rodilla .
Se sabe poco sobre los patrones de coactivación en la musculatura residual de las extremidades superiores de los niños con reducciones congénitas de las extremidades superiores. Se ha informado de que la coactivación en las extremidades superiores es una estrategia de control motor eficaz que se observa principalmente cuando un individuo necesita una mayor estabilidad articular o una precisión de movimiento mejorada mientras aprende una nueva tarea motora . Sin embargo, debido a la ineficiencia inherente y al aumento del costo metabólico, la coactivación excesiva observada en poblaciones clínicas también puede afectar el rendimiento motor . Los resultados de la presente investigación no solo indican que el lado afectado de los niños con reducciones congénitas de las extremidades superiores mostró un índice de coactivación significativamente mayor durante la flexión y extensión de la muñeca (Tabla 2), sino que también el índice de coactivación se redujo en un 70% cuando se utilizó una prótesis de mano impresa en 3D impulsada por la muñeca (IC antes = 33,86 ± 22,78% versus IC después = 10,3 ± 3,9%). El mayor índice de coactivación encontrado en la mano afectada de niños con reducciones congénitas de miembros superiores concuerda con investigaciones previas realizadas en niños con parálisis cerebral y pacientes adultos con ictus . Steenbergen et al., examinó la función de las extremidades superiores del lado menos afectado en adolescentes jóvenes con hemiparesia congénita y encontró que estos participantes mostraron correlaciones positivas débiles entre la actividad del agonista (tríceps) y la amplitud del codo, lo que sugiere que la inervación deficiente del agonista en lugar de la del antagonista fue responsable de la disminución del compromiso del codo. Hammond et al., examinó la coactivación en el antebrazo hemiparético de pacientes con accidente cerebrovascular y sujetos de control emparejados por edad y sexo durante la flexión y extensión isométrica voluntaria máxima de la muñeca. Los autores encontraron que el índice de coactivación fue significativamente mayor para los pacientes con ictus que para los controles. Se concluyó que tanto el reclutamiento de agonistas como la inhibición de antagonistas están alterados en el grupo hemiparético . La principal diferencia entre los pacientes con parálisis cerebral o accidente cerebrovascular y la población en el presente estudio es el sistema nervioso central comprometido. Los niños con reducciones congénitas de las extremidades superiores no tienen una disfunción aparente en el sistema nervioso central. Sin embargo, hay cierta evidencia que muestra disfunciones neurológicas menores en niños con deficiencia congénita por debajo del codo . Un estudio longitudinal de cuatro niños con reducciones de las extremidades superiores encontró que tres niños presentaron disfunción neurológica menor y dos niños presentaron una forma compleja asociada con trastorno de coordinación del desarrollo . Estos hallazgos están parcialmente respaldados por otro estudio que encontró que después de un seguimiento de 24 años, los individuos con reducciones unilaterales de miembros superiores reportan dificultades para realizar tareas motrices unilaterales y bimanuales, lo que resulta en un menor rendimiento en actividades deportivas y musicales, lo que indica un menor retraso motor . Los cambios en la coactivación pueden proporcionar información relacionada con las estrategias de control motor del sistema nervioso central y periférico , que se puede utilizar para mejorar los resultados de la rehabilitación protésica . Los estudios realizados en participantes sanos han demostrado que el cerebro y la corteza cerebelosa utilizan «modelos internos» del cuerpo para controlar el movimiento de los brazos . En el contexto de la función de las extremidades superiores, los modelos internos son representaciones neuronales de cómo la mano y el brazo responderían a un comando neuronal . Es posible que la reducción de la coactivación durante la flexión en lugar de la extensión después de usar una prótesis de transición impresa en 3D impulsada por la muñeca fuera un reflejo del desarrollo de un nuevo «modelo interno» para controlar este dispositivo.
Investigaciones recientes han informado que la reorganización cortical se modifica continuamente en adultos sanos en respuesta a la actividad, el comportamiento y la adquisición de habilidades . Del mismo modo, la reorganización cortical también ocurre después de una lesión en el sistema nervioso central (accidente cerebrovascular) y una lesión periférica (amputaciones) . Para las reducciones congénitas, sin embargo, investigaciones anteriores han sugerido que los niños con reducciones congénitas unilaterales de las extremidades superiores pueden carecer de representación de la parte faltante de la extremidad en la corteza cerebral y que las representaciones de movimiento precableadas de una extremidad necesitan que la experiencia del movimiento se exprese dentro de la corteza motora primaria . En consecuencia, el niño puede tener un número limitado de» repertorio motor » para el miembro superior afectado, limitando la función motora. Por lo tanto, es concebible que el mayor índice de coactivación encontrado en la mano afectada en comparación con la mano no afectada de niños con reducciones congénitas de las extremidades superiores pueda ser el resultado de un número limitado de «repertorio motor» que restringe la movilidad de la muñeca y promueve el uso de la mano afectada solo para la estabilización de objetos durante las actividades bimanuales .
El índice de coactivación disminuido durante la flexión encontrado en la mano afectada después de 6 meses de usar una prótesis de mano impresa en 3D impulsada por la muñeca concuerda con investigaciones previas que han encontrado que la coactivación en las extremidades superiores disminuye a lo largo del aprendizaje de una nueva tarea motora . Se ha propuesto que la coactivación puede ser una estrategia que es utilizada por el sistema nervioso central temprano en el aprendizaje de una nueva tarea para mejorar el control compensando la falta de comandos motores . Siguiendo esta lógica, es posible que después de 6 meses de uso de la coactivación de prótesis de mano parcial impresa en 3D impulsada por la muñeca se redujera a medida que se desarrollaba el aprendizaje y se formara la representación neuronal de esta tarea para mejorar el control . La reducción de la coactivación después de un período de uso del dispositivo se reflejó durante la flexión isométrica voluntaria máxima de la muñeca de la mano afectada (Tabla 2 y Fig. 2b). Esta reducción de la coactivación puede ser clínicamente relevante, ya que proporciona una evaluación potencial para examinar el estado de los patrones de coactivación de la musculatura de las extremidades residuales de niños con reducciones congénitas de las extremidades superiores con posibles aplicaciones al control mioeléctrico de las prótesis de las extremidades superiores.
Los mecanismos periféricos responsables de la reducción de la coactivación en nuestros sujetos de investigación después de usar una prótesis de mano parcial impresa en 3D impulsada por la muñeca se pueden explicar por la flexión repetida de la muñeca residual de la mano afectada de los niños participantes en la presente investigación. Específicamente, la prótesis de mano parcial impresa en 3D impulsada por la muñeca puede haber aumentado el estímulo al ligamento interóseo escafolunado altamente inervado de la muñeca produciendo desensibilización . El ligamento interóseo escafolunado estaba intacto en la extremidad afectada de nuestros sujetos de investigación, demostrado por la presencia de movilidad de la muñeca y rango funcional de movimiento (20° a 30°). Como muestra Hagert et al., 2009 la coactivación de flexores y extensores de muñeca se produjo después de la estimulación del ligamento interóseo escafolunado. Además, se ha demostrado que la coactivación después de un régimen de rehabilitación que incluye ejercicios de muñeca excéntricos, concéntricos o isométricos mejora la capacidad del paciente para activar flexores o extensores que controlan el patrón de coactivación para producir un movimiento equilibrado de la muñeca . Por lo tanto, se puede especular que la simple acción de flexionar la muñeca repetidamente para cerrar el dedo de la prótesis de mano impresa en 3D impulsada por la muñeca puede haber producido una desensibilización del ligamento interóseo escafolunado que contribuye a la reducción del índice de coactivación observado después del uso prolongado de este dispositivo . Se necesitan más pruebas para evaluar las contribuciones del ligamento interóseo escafolunado y los ejercicios de rehabilitación a los cambios en la coactivación de los músculos de la muñeca de niños con deficiencias congénitas de reducción parcial de la mano.
Las limitaciones potenciales de la presente investigación están relacionadas con la falta de un grupo de control adaptado a la edad, un pequeño número de niños que participaron en el estudio y su amplio rango de edades (de 6 a 16 años). Todos estos factores pueden haber contribuido a nuestra falta de interacciones significativas. El estudio actual no incluyó un grupo de control adaptado a la edad para evaluar el desarrollo típico de la activación muscular y la fuerza en niños adaptados a la edad durante el período del estudio. Sin embargo, el brazo contralateral se utilizó como control, como se sugirió y describió en investigaciones anteriores . Un tamaño de muestra de nueve niños (2 niñas y 7 niños) dificultó agrupar a los participantes de la investigación por edad y sexo. Por ejemplo, la diferencia de edad que se muestra en la Tabla 1, la variabilidad resultante entre sujetos en la fuerza que se muestra en la Tabla 2 y el pequeño tamaño de la muestra (n = 5) de los niños que completaron una visita después de usar la prótesis de mano impresa en 3D impulsada por la muñeca durante un período de 6 meses pueden haber contribuido a los cambios no significativos en la fuerza encontrados en el estudio actual (Tabla 2). La reducción de la coactivación de los flexores del antebrazo sin cambios en la fuerza después de usar una prótesis de mano impresa en 3D es consistente con los hallazgos en niños de desarrollo típico que no muestran correlaciones entre la fuerza muscular isométrica y la coactivación de los tendones isométricos durante las acciones musculares isométricas máximas de los extensores de rodilla . La falta de correlación entre la fuerza muscular y la coactivación de los músculos de las extremidades inferiores de los sujetos pediátricos ilustra la complejidad de las estrategias de control motor del sistema neuromuscular en desarrollo . Además, la almohadilla aplicadora del dinamómetro de prueba muscular en la presente investigación se colocó en el extremo distal de la mano afectada y en un lugar comparable en la base de la palma de la mano no afectada. Por lo tanto, es posible que los errores en el posicionamiento de la almohadilla del aplicador durante la prueba de resistencia de la mano no afectada hayan cambiado el momento del brazo de la articulación de la muñeca, afectando el desarrollo del par y disminuyendo artificialmente los valores de resistencia reportados para la mano no afectada del sujeto 1 y 7 en la Tabla 2.
Las investigaciones futuras deben examinar la influencia del uso de prótesis de las extremidades superiores en los patrones de activación cerebral de la corteza motora y los cambios en la plasticidad neural en niños que experimentan pérdida congénita y adquirida de extremidades. Además, un examen electromiográfico exhaustivo de los músculos que controlan la prótesis de las extremidades superiores proporcionará información crítica sobre el estado de los patrones de coactivación de la estructura muscular restante de los niños con reducciones congénitas de las extremidades superiores. Por último, establecer una dosis-respuesta de uso diario de prótesis y mejoras neuromusculares proporcionará información crucial a los médicos y pacientes para alcanzar resultados clínicos específicos que mejoren los programas actuales de rehabilitación de prótesis.