Neurocirugía Funcional

Sergio Moreno Jiménez

Instituto Nacional de Neurología y Neurocirugía, Unidad de Radioneurocirugía. Ciudad de México, México.

Correspondencia: radioneurocirugia@gmail.com

Cinar B. Ayar Hernández

 

El cerebro no es un vaso por llenar,

 sino una lámpara por encender.

Plutarco

 

Fundamentos históricos

En 1817 James Parkinson realizó la primera descripción conocida en ese entonces como parálisis agitante (shaking palsy) “caracterizado por movimiento tembloroso involuntario, fuerza muscular disminuida en partes que no están en acción, incluso cuando están en reposo, con propensión a doblar el tronco hacia delante y pasar de caminar a un paso de carrera: los sentidos y el intelecto se encuentran sin daño.

 

Los primeros reportes de cirugías realizadas para los trastornos del movimiento datan de 1890 con Sir Victor Horsley, quien publicó en The British Medical Journal una serie de casos dentro de los que describe un caso de atetosis, el cual trata con remoción de la corteza motora contralateral en el giro precentral que representa dicho movimiento. Putnam buscó nuevas formas de tratar la atetosis implementando el uso de la cordotomía de tractos extrapiramidales desde 1931 en la Unidad de Neurología del Hospital de la Ciudad de Boston, Estados Unidos, publicando la serie de casos en 1939.  Oliver realizó cordotomías en 79 pacientes con enfermedad de Parkinson, reportando mejoría en el temblor inmediato, con mejores resultados en 18 pacientes a los que se les realizo una sección completa de la columna lateral.

 

La cirugía estreotáxica tuvo sus orígenes en 1889 con Dimitri Zernov, quien diseñó el primer marco de estereotaxia para uso en humanos. Posteriormente, Gaston Contremoulins, en 1897, utilizó los rayos X para guiarse, siendo el primer procedimiento estereotáctico en paciente humano, pero tuvo poca difusión.

En 1906 Clarke y Horsley describieron un método para investigar los ganglios profundos y tractos del cerebelo; en dicha publicación mencionaron los principios de los marcos de estereotaxia modernos, los cuales también tienen aplicación en animales. Spiegel, en 1946, retomó los trabajos de Clarke y Horsley y propone utilizar los aparatos de estereotaxia para operaciones en cerebros humanos, naciendo así la estreotaxia moderna. Estos aparatos han tenido múltiples modificaciones a lo largo de los años hasta nuestros días para hacer cirugías más seguras y aparatos más ergonómicos. Incluso se les dio usos en radiocirugía estereotáxica, rama en la que fue pionero Leksell, en 1951.

 

Irving Cooper, en 1952, observó que la oclusión accidental de la arteria coroidea anterior en un hombre con parkinsonismo aliviaba virtualmente por completo el temblor y al rigidez, reportando en 1953 que la oclusión deliberada de dicha arteria mejora el temblor y la rigidez sin compromiso motor y sin producir el síndrome de la arteria coroidea anterior (hemianopsia, hemiplejia y hemianestesia). Continuó realizando dichos procedimientos en los años siguientes, reportando en 1954 las primeras 40 oclusiones. Mediante las observaciones de los infartos realizados con la oclusión de la arteria coridea anterior, Cooper propuso, en 1953, la realización de quimiopalidectomía mediante la inyección de procaina a través de una cánula guiada por estereotaxia, y posteriormente la inyección de alcohol absoluto para realizar la lesión permanente; ofreciendo buenos resultados en el 70 % de los pacientes.

 

Cooper y Poloukhine continuaron trabajando y publicaron en 1959 el reporte preliminar de la quimiotalamotomía como tratamiento quirúrgico del temblor de intención, produciendo la lesión en la porción medial del núcleo lateroventral del tálamo.

 

Leksell y Svennilson publicaron en 1960 una serie de 81 casos en la cual se trata el parkinsonismo mediante termolesiones en la región palidal por estereotaxia, realizando la lesión en la región del pálido a través del efecto térmico de la corriente alterna de alta frecuencia aplicada a un par de electrodos de 10 mm de longitud y colocados a 8 mm de distancia, alcanzando una temperatura de 55 Cº, encontrando el sitio óptimo en la porción posteromedial del núcleo medial del pálido, justo anterior a la cápsula interna y 20 mm de la línea media, obteniendo buenos resultados en el 76.5 % de los pacientes y un índice de  falla terapéutica de 14.8 %.

 

Gildenberg fue compañero de Spiegel y observó que se empleaba estimulación eléctrica intraoperatoria durante a exploración del cerebro antes de realizar una lesión, como medio para asegurar y corroborar el objetivo anatómico cerebral subcortical en los trastornos del movimiento, aunque también se empleaba para trastornos psiquiátricos.

 

Benabid describió desde 1983 el empleo de estimulación eléctrica directa al núcleo ventral posterolateral del tálamo y sus implicaciones sensitivas, y en 1987 inició trabajos junto con Pollak, usando estimulación eléctrica de alta frecuencia al núcleo ventral intermedio del tálamo, observando desconocer el mecanismo de acción eléctrica de la estimulación del Vim, pero que podría ser una alteración de un reflejo transcortical que pasa a través del Vim y que la estimulación eléctrica podría inhibir el ritmo de descarga neuronal al menos si la frecuencia de estimulación llegaba a niveles de más de 100 Hz, dando así inicio a la estimulación cerebral profunda como terapia para los trastornos del movimiento.

 

Anatomía

Los ganglios basales han evolucionado a lo largo de 560 millones de años desde los grupos más viejos de vertebrados, teniendo ciertas similitudes con los ganglios basales de los demás mamíferos. Los ganglios basales trabajan en conjunto con la corteza, el tálamo y centros del tallo cerebral para orquestar y ejecutar comportamientos planeados y motivados que requieren circuitos motores, cognitivos y límbicos.

 

Se divide para su estudio en estriado dorsal (porción rostroventral del putamen y caudado) y estriado ventral (sustancia perforada anterior, células estriatales del tubérculo olfatorio, núcleo acumbens, y las porciones más rostroventrales del putamen y caudado) (Figura 1), complejo palidal (Globo pálido interno GPi, globo pálido externo GPe y pálido ventral PV);  a su vez, el estriado emite aferencias a la sustancia Nigra pars compacta y reticularis (SNc y SNr), teniendo conexiones reciprocas. La SNr tiene aferencias directas al tálamo y del tálamo a la corteza cerebral, constituyendo la vía directa. El estriado da aferencias al complejo palidal (GPi, GPe y PV). Del estriado ventral hay aferencias al pálido ventral y de este al núcleo subtalámico (NST); del estriado dorsal hay aferencias al GPi y GPe; del GPi hay aferencias al tálamo; del GPi hay aferencias al NST y del NST hay aferencias al GPi y GPe  y, como ya se había mencionado antes del GPi, da aferencias al tálamo y de este a la corteza, constituyendo la vía indirecta. Recientemente se ha mencionado aferencias directas de la corteza cerebral al NST y de este a GPi, continuándose la información al tálamo constituyendo la vía hiperdirecta. (Figura 1 y Figura 2)

 

Fisiología

El sistema dopaminérgico

El sistema dopaminérgico se organiza en tres vías de transmisión:

  1. Vía estriatonigral (de la sustancia nigra al estriado).
  2. Vía mesolímbica (área tegmentaria ventral al núcleo acumbens).
  3. Vía tuberoinfundibular (núcleo arcuato a glándula hipófisis).
  4. La dopamina es el principal neurotransmisor de la vía nigroestriatal, donde tiene importantes efectos neuromoduladores en el GPi y GPe. Los canales Cav1.3 se expresan en la pars compacta de la sustancia nigra. Estos están implicados en la degeneración de neuronas dopaminérgicas, lo que las hace más susceptibles al estrés oxidativo, iniciando con fluctuaciones de calcio en las dendritas y perturbando el potencial mitocondrial.

Sistema glutamaérgico y GABAérgico

Las aferentes glutamaérgicos de la corteza, el tálamo y las aferentes dopaminérgicas de la SN proyectan al estriado; el GPe y GPi reciben aferentes inhibitorios GABAérgicos del estriado y aferentes glutamaérgicos excitatorios del NST. Los axones glutamaérgicos procedentes de la corteza y el tálamo alcanzan las neuronas espinosas medias del estriado. Se estima que cada neurona espinosa media hace contacto sináptico con alrededor de 1000 axones glutamaérgicos. La activación de los receptores presinápticos D2 pueden reducir la liberación glutamaérgica en retroalimentación negativa.La dopamina también modula la transmisión glutamaérgica, desencadenando una cascada de interacciones intraneuronales y regulando positivamente los receptores de glutamato, el receptor del ácido α-amino-3-hidroxy-5-metil-4-isoxazolepropionico (AMPAR) y NMDAR. Todo esto pasa mediante al activación postsináptica de receptores D1 y culmina en un incremento general en la excitabilidad de neuronas espinosas medias.El agotamiento de la dopamina dentro de la vía nigroestriatal provoca alteraciones funcionales importantes en las sinapsis glutamaérgicas y en la plasticidad neuronal. El núcleo pedúnculo pontino (PPN) consiste de dos divisiones: pars compacta, la cual contiene neuronas colinérgicas, y la pars dissipata, que contiene neuronas glutamaérgicas. Este recibe proyecciones del GPi, SNr, y NST y recíprocamente proyecta fibras glutamaérgicas hacia estas regiones. También se conecta a la corteza motora vía tálamo y envía proyecciones a la médula espinal. Asimismo, se ha encontrado que proyecta fibras al cerebelo y activa los núcleos cerebelosos profundos, aunque las funciones de estas conexiones todavía son desconocidas. Existe la posibilidad de que el PPN actúe como una interfase entre el cerebelo y los ganglios basales para influir en el control motor y funciones cognitivas. El núcleo pedúnculo pontino tegmental actúa como una interfase entre los ganglios basales y el cerebelo, influyendo el control motor y las funciones cognitivas.

Sistema colinérgico

Es un neurotransmisor importante, consistente en receptores: muscarínico e ionotrópico nicotínico. Junto con la dopamina actúa controlando
los mecanismos cognitivos, los motores y la respuesta a recompensa en regiones estriadas y ganglios basales. Los receptores nicotínicos y 
muscarínicos se han detectado en el neoestriado (caudado y putamen). Los receptores nicotínicos activan el nigroestriado liberando dopamina, 
y los receptores muscarínicos inhiben las neuronas dopaminérgicas.
 

Sistema purinérgico

La adenosina (Ado) regula la transmisión de la dopamina en el CNS. Existen cuatro receptores que median la transmisión intracelular: A1, A2A, A2B y A3. Los receptores A1 y A2A constituyen la mayoria de los recpetores purinérgicos en el estriado. La Ado se libera especificamente en el sitio de acción, pero tambien se difunde a todo el espacio extracelular y LCR con alta afinidad por receptores en distintas localizaciones.A2A se encuentra presente en el estriado de los mamiferos teniendo funciones motoras; la activación de estos receptores provoca incremento intracelular de adenosin monofosfato cíclico (AMPc) a través de la activación de la adenilato ciclasa. La activación del recpetor de Ado en neuronas GABAergicas mitiga la activación del receptor de D2. Se sugiere que la transmisión de señal de la dopamina está sintonizada por la función recíproca de los receptores de Ado y D2, en las vías diréctas e indirectas de los ganglios basales.

Sistema endocanabinoide

Este sistema se expresa fuertemente en la microglia y en otras células neuronales. En el cerebro humano se han identificado: araquidonol etanolamida (anandamida, AEA), 2-araquidonol glicerol (2-AG), O-araquidonol etanolamida (virodamina) y 2-araquidonol gliceril eter (noladin eter).  AEA existe en altas concentraciones en el hipocampo, tálamo, estriado y tallo cerebral; 2-AG se distribuye en el hipocampo, tallo cerebral, estriado y médula. El GP y SN son las mayores fuentes del cerebro de endocanabinoides y contienen altos niveles de receptores CB1. Los receptores CB1 son los responsables de las propiedades psicoactivas del sistema endocanabinoide. Los receptores CB2 interfieren principalmente en la respuesta inmunomoduladora y antiinflamatoria. Los CB2 se encuentran en la microglia y astrocitos protegiéndolos de la inflamación. El sistema endocanabinoide regula el aprendizaje cortical motor y plasticidad.Los receptores CB1 en las terminales glutamaérgicas exitatorias, los axones presinápticos de las neuronas espinosas medias y las proyecciones exitatorias de el STN al Gpi y SNc median una señal retrograda a través de la cual se mitiga la liberación de los principales neurotransmisores exitatorios (glutamato).

Patología / Benigna – Maligna

La enfermedad de Parkinson es una enfermedad degenerativa y progresiva de los núcleos de la base caracterizada por la pérdida de células dopaminérgicas de la pars compacta de la sustancia negra. Las opciones actuales de tratamiento quirúrgico de la enfermedad de Parkinson incluyen: neuromodulación, lesión por radiofrecuencia y lesión por radiocirugía.

Clínica

La enfermedad de Parkinson (EP) es una enfermedad degenerativa y progresiva de los núcleos de la base caracterizada por la pérdida de células dopaminérgicas de la pars compacta de la sustancia nigra. Estas neuronas dopaminérgicas se proyectan al estriado y a otras regiones de los núcleos de la base involucradas en el control motor, como se describió anteriormente. Las bases fisiopatológicas de los signos motores parkinsónicos son las siguientes: acinesia, bradicinesia, rigidez y temblor, los cuales son explicados por las alteraciones en el modelo anatómico funcional del circuito motor de los núcleos de la base-tálamo-corteza también descrito.

El temblor generalmente está presente en etapas tempranas de la enfermedad. Es un temblor de reposo, habitualmente asimétrico y con una frecuencia de 4-6 Hz/s. Este síntoma suele ser de reposo y mejorar con los movimientos intencionados y con la adquisición de ciertas posturas.

La bradicinesia es el síntoma más incapacitante de la enfermedad de Parkinson, pues afecta principalmente la cara y la marcha. Se produce un enlentecimiento progresivo en los movimientos voluntarios, particularmente en la iniciación de ciertos movimientos voluntarios, como levantarse de una silla y caminar. La marcha parkinsónica es muy característica y consiste en pasos cortos.

Existe un aumento en el tono muscular caracterizado por la rigidez. En las extremidades se puede detectar al encontrar una resistencia al movimiento pasivo.

Pueden encontrarse otros síntomas como alteración de los reflejos, postura les, disartria, hipotensión ortostática, estreñimiento, trastornos del sueño, alteración en el estado de ánimo y demencia.

 

Tratamiento / Técnicas quirúrgicas

Los blancos utilizados se describen a continuación.

Uno de los primeros procedimientos descritos para el tratamiento de la enfermedad de Parkinson fue a ansotomía descrita por Meyer, cuya principal utilidad fue la de dar evidencias de que el temblor podía ser abolido y la rigidez disminuida sin la producción de efectos secundarios.

A partir de ahí se empezaron a buscar nuevos blancos que pudieran lograr mejores resultados. Entre los blancos que han sido utilizados en el tratamiento quirúrgico de la EP se incluyen al tálamo, globo pálido interno, núcleo subtalámico y radiaciones prelemniscales.

El núcleo subtalámico es un núcleo pequeño lentiforme situado al margen entre el mesencéfalo y el diencéfalo. Se encuentra en el límite medial del brazo posterior de la cápsula interna. Está limitado superiormente por el fascículo lenticular, y posterior e inferior por la zona incierta. La distancia máxima de este núcleo en la dirección mediolateral es de 8 mm, la distancia en la dirección antero-posterior es de 9 mm. Hay reportes que mencionan que mide 10 x 10.7 x 7 mm. Las coordenadas para localizar al núcleo subtalámico son, en relación con el punto mediocomisural, 4 mm posterior, 10 a 12 mm lateral y 5 mm por debajo. El núcleo subtalámico tiene una organización funcional de la región sensorimotora.

El globo pálido se encuentra en situación medial al putamen. La lámina medular medial separa al globo pálido en sus partes interna y externa. El globo pálido lateral está separado del putamen por la lámina medular lateral. Las fibras del brazo posterior de la cápsula interna viajan a lo largo de su borde superomedial.

La comisura anterior atraviesa la parte inferoanterior del globo pálido lateral. Inferiormente se encuentra cerca de la sustancia innominada. Las coordenadas son 2 mm anterior, 20 a 22 mm lateral y 4 a 6 mm inferior al punto mediocomisural. La palidotomía se debe realizar en su parte posteroventral. La radiocirugía s del globo pálido se dejó de realizar desde hace ya varios años, debido a la dificultad para predecir el tamaño de la lesión, probablemente debido a la presencia de hierro en dicho núcleo y su interacción con la radiación ionizante.

En el tálamo, los grupos nucleares ventrales anterior y lateral corresponden a los núcleos motores. En ellos el área receptora de las aferencias cerebelosas es el núcleo ventral intermedio (Vim) del grupo ventrolateral y sus eferencias se proyectan a la corteza motora. Las aferencias del GPi llegan a los núcleos ventral oral posterior (Vop).

Las coordenadas del núcleo ventral intermedio del tálamo han sido descritas en series de pacientes tratados con gamma knife, localizadas a 15 mm lateral de la línea intercomisural, a 6 mm posterior del punto mediocomisural y 4 mm superior a la línea mencionada.

Las opciones de tratamiento en la actualidad incluyen estimulación cerebral profunda, lesión por radiofrecuencia y lesión por radiocirugía principalmente. La estimulación cerebral profunda utiliza un electrodo profundo, el cual es colocado mediante la técnica de estereotaxia, calculando las coordenadas lineales X, Y y Z, y las coordenadas angulares (ángulos alfa y beta), con lo cual se puede localizar con una precisión submilimétrica cualquier estructura intracraneal. El electrodo es conectado a una batería que permite su funcionamiento. La duración de la batería dependerá de los parámetros de estimulación que se utilicen. Esta técnica tiene la ventaja de ser “no destructiva” y, en caso de tener algún efecto secundario, con tan sólo apagar el aparato es suficiente para que desaparezcan. La principal desventaja es el alto costo que implica. La estimulación cerebral profunda permite estimular cualquiera de los blancos anteriormente descritos, dependiendo de los síntomas predominantes en cada paciente. El núcleo más utilizado es el subtalámico. La lesión por radiofrecuencia permite, al igual que en la estimulación cerebral profunda, hacer una evaluación de la localización del electrodo mediante monitoreo neurofisiológico, lo cual permite que antes de hacer la lesión definitiva, se pueda evaluar la presencia o ausencia de efectos colaterales. Una vez realizada la lesión por radiofrecuencia, esta es irreversible y generalmente se hace en forma unilateral o bilateral pero en tiempos diferentes.

El objetivo de la radiocirugía es la producción de una lesión necrótica predecible, es decir, limitada y controlable mediante dosis muy elevadas de radiación ionizante, similar a lo que se logra con la radiofrecuencia (desconexión).

 

Complicaciones

Las complicaciones que se pueden presentar dependerán de varios factores, principalmente de la técnica utilizada (estimulación cerebral profunda, lesión por radiofrecuencia o lesión por radiocirugía), el blanco utilizado y las características de cada paciente.

De manera general, podemos mencionar que durante las punciones para la colocación del electrodo o el lesionador, pudiera presentarse hemorragia. Otra complicación poco frecuente, pero importante, es la infección de la herida quirúrgica.

Tips para especialistas

La selección adecuada del paciente es el factor más importante para tener éxito en el tratamiento.

Lo importante (Examen Nacional de Especialidades Médicas)

El temblor de la Enfermedad de Parkinson es un temblor de reposo. La triada clásica de la EP es temblor, bradicinesia y rigidez.

Lo Nuevo / Actual

Existen tecnologías novedosas para el tratamiento invasivo de estos pacientes, como lo es el uso del ultrasonido enfocado para provocar lesiones en los blancos anteriormente descritos. Los resultados parecen ser prometedores.

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