¿Qué es tDCS y cómo podría contribuir al rendimiento deportivo?
¿Qué es tDCS y cómo podría contribuir al rendimiento deportivo?
Actualmente se está empezando a utilizar la ‘Estimulación Transcraneal con Corriente Directa’ (tDCS por sus siglas en inglés) en ámbitos relacionados con el rendimiento deportivo.
tDCS es una herramienta de estimulación cerebral no invasiva que emite corrientes directas débiles capaces de modular la excitabilidad cortical en diferentes áreas del cerebro (1). tDCS se lleva investigando desde hace unos 50 años aproximadamente y permite modular la fisiología cerebral pudiendo incrementar potencialmente el rendimiento físico y cognitivo humano (2).
La corriente de tDCS puede penetrar el cráneo e influir sobre el tejido neural (3) y vascular (4). Se podría decir que del mismo modo que pequeñas corrientes generadas por nuestro cerebro pueden ser detectadas a través del electroencefalograma (EEG) se pueden inducir corrientes en “sentido contrario”. De este modo, se puede modular la excitabilidad de las neuronas corticales dependiendo de la polaridad, aplicando el polo positivo sobre el área cerebral objetivo (a-tDCS) generalmente mejora la excitabilidad corticoespinal (CSE), mientras que aplicando el negativo (c-tDCS) podría inducir los efectos opuestos (5).
Dependiendo de la duración de una única sesión de tDCS, los efectos pueden durar hasta 90 minutos (5). Los mecanismos subyacentes de estos efectos duraderos pueden estar relacionados con la modulación de los receptores NMDA (6) y mecanismos dependientes de los receptores GABA (7), promoviendo cambios en la potenciación a largo plazo (LTP) y la depresión a largo plazo (LTD).
Por otro lado, el perfil de seguridad de tDCS bajo condiciones de laboratorio es excelente (incluyendo sujetos con desórdenes neurológicos), aunque la seguridad para el uso repetido y prolongado en sujetos sanos todavía tiene que ser confirmado (8).
El primer estudio que investigó el efecto de tDCS en el rendimiento (9) en 2007 observó un incremento de tiempo de contracción isométrica con los flexores hasta la extenuación e incremento de la excitabilidad corticoespinal con la estimulación anodal (sin cambios en la máxima contracción o en la actividad eléctrica muscular). A partir de esta investigación se han publicado dos estudios utilizando otro protocolo (10,11) sin poder corroborar las conclusiones del primero. No obstante, otras dos investigaciones más recientes sí han podido observar cambios en la percepción de esfuerzo (RPE) (12) y en el tiempo hasta la extenuación (TTE) replicando el protocolo de la primera investigación de 2007 de Cogiamanian et al. (9)
También se han realizado investigaciones en poblaciones de la tercera edad (13) observando un incremento en la duración de la TTE después de tDCS anodal junto a un incremento más lento de la RPE, coincidiendo con experimentos previos (12,14,15). Uno de los mecanismos que pueden explicar este hecho es el incremento de la excitabilidad de M1 podría haber reducido la señal neural necesaria para llevar a cabo la tarea (lo que podría disminuir la RPE).
Uno de los temas que puede resultar bastante relevante es el montaje de tDCS (lugar donde se colocan los dos electrodos). Angius y otros colaboradores (15) compararon el efecto de dos montajes diferentes para observar el TTE en los extensores de rodilla. Observaron un incremento en TTE y una disminución de la RPE cuando se utilizó un montaje extracefálico (con el anodo en el córtex motor primario contralateral y el catodo en el hombro contralateral). Este estudio sugiere que el montaje extracefálico es más apropiado para la mejora del rendimiento y podría explicar el efecto nulo de estudios previos que involucran el cuerpo entero (8,16,17). En este mismo sentido, Borducchi y otros colaboradores (18) encontraron que deportistas de élite ganaron una potencial ventaja competitiva en el rendimiento cognitivo y mejora del estado de ánimo utilizando tDCS con 2mA con el anodo sobre el córtex prefrontal dorsolateral izquierdo. Una de los factores determinantes limitantes del rendimiento deportivo puede ser la percepción de esfuerzo, pudiendo ser esta modulada por la estimulación de tDCS sobre el córtex motor primario. La fatiga contribuye no solo a la reducción de la resistencia muscular sino que puede alterar la toma de decisiones, el tiempo de respuesta y las destrezas (19). Además tDCS puede mejorar el aprendizaje motor (20).
Los mecanismos de acción de tDCS podrían conducir a un incremento del rendimiento deportivo, sin embargo, se necesitan muchísimas más investigaciones para poder corroborar esta hipótesis. Uno de los retos principales de los investigadores es determinar la eficacia de tDCS en el mundo real del alto rendimiento y valorar la seguridad en un contexto de uso repetido (2).
Los resultados prometedores de tDCS en el rendimiento deportivo está llamando la atención de muchos entrenadores y deportistas. A diferencia de la estimulación magnética transcraneal (TMS), los equipos de tDCS son mucho más económicos y fáciles de utilizar. Dado que todavía se desconocen los mecanismos exactos y la inconsistencia de los resultados de tDCS previo al ejercicio, su utilización debería ser tratada con cierta precaución (8).
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REFERENCIAS
1. Biabani, M. et al. The effects of transcranial direct current stimulation on short-interval intracortical inhibition and intracortical facilitation: a systematic review and meta-analysis. Rev. Neurosci. 29, 99–114 (2018).
2. Edwards, D. J. et al. Transcranial Direct Current Stimulation and Sports Performance. Front. Hum. Neurosci. 11, 243 (2017).
3. Strube, W. et al. Bidirectional variability in motor cortex excitability modulation following 1 mA transcranial direct current stimulation in healthy participants. Physiol Rep 4, (2016).
4. Hamner, J. W., Villamar, M. F., Fregni, F. & Taylor, J. A. Transcranial direct current stimulation (tDCS) and the cardiovascular responses to acute pain in humans. Clin. Neurophysiol. 126, 1039–1046 (2015).
5. Nitsche, M. A. & Paulus, W. Excitability changes induced in the human motor cortex by weak transcranial direct current stimulation. J. Physiol. 527 Pt 3, 633–639 (2000).
6. Nitsche, M. A. et al. Pharmacological modulation of cortical excitability shifts induced by transcranial direct current stimulation in humans. J. Physiol. 553, 293–301 (2003).
7. Nitsche, M. A. et al. GABAergic modulation of DC stimulation-induced motor cortex excitability shifts in humans. Eur. J. Neurosci. 19, 2720–2726 (2004).
8. Angius, L., Hopker, J. & Mauger, A. R. The Ergogenic Effects of Transcranial Direct Current Stimulation on Exercise Performance. Front. Physiol. 8, 90 (2017).
9. Cogiamanian, F., Marceglia, S., Ardolino, G., Barbieri, S. & Priori, A. Improved isometric force endurance after transcranial direct current stimulation over the human motor cortical areas. Eur. J. Neurosci. 26, 242–249 (2007).
10. Kan, B., Dundas, J. E. & Nosaka, K. Effect of transcranial direct current stimulation on elbow flexor maximal voluntary isometric strength and endurance. Appl. Physiol. Nutr. Metab. 38, 734–739 (2013).
11. Muthalib, M., Kan, B., Nosaka, K. & Perrey, S. Effects of transcranial direct current stimulation of the motor cortex on prefrontal cortex activation during a neuromuscular fatigue task: an fNIRS study. Adv. Exp. Med. Biol. 789, 73–79 (2013).
12. Williams, P. S., Hoffman, R. L. & Clark, B. C. Preliminary evidence that anodal transcranial direct current stimulation enhances time to task failure of a sustained submaximal contraction. PLoS One 8, e81418 (2013).
13. Oki, K., Mahato, N. K. & Nakazawa, M. Preliminary evidence that excitatory transcranial direct current stimulation extends time to task failure of a sustained, submaximal muscular contraction in older …. Series A: Biomedical … (2016).
14. Okano, A. H. et al. Brain stimulation modulates the autonomic nervous system, rating of perceived exertion and performance during maximal exercise. Br. J. Sports Med. 49, 1213–1218 (2015).
15. Angius, L., Pageaux, B., Hopker, J., Marcora, S. M. & Mauger, A. R. Transcranial direct current stimulation improves isometric time to exhaustion of the knee extensors. Neuroscience 339, 363–375 (2016).
16. Angius, L., Hopker, J. G., Marcora, S. M. & Mauger, A. R. The effect of transcranial direct current stimulation of the motor cortex on exercise-induced pain. Eur. J. Appl. Physiol. 115, 2311–2319 (2015).
17. Barwood, M. J. et al. The Effects of Direct Current Stimulation on Exercise Performance, Pacing and Perception in Temperate and Hot Environments. Brain Stimul. 9, 842–849 (2016).
18. Borducchi, D. M. M. et al. Transcranial Direct Current Stimulation Effects on Athletes’ Cognitive Performance: An Exploratory Proof of Concept Trial. Front. Psychiatry 7, 183 (2016).
19. Rattray, B., Argus, C., Martin, K., Northey, J. & Driller, M. Is it time to turn our attention toward central mechanisms for post-exertional recovery strategies and performance? Front. Physiol. 6, 79 (2015).
20. Reis, J. et al. Noninvasive cortical stimulation enhances motor skill acquisition over multiple days through an effect on consolidation. Proc. Natl. Acad. Sci. U. S. A. 106, 1590–1595 (2009).
