Neuromodulación de reflejos durante la Rehabilitación de la marcha en el paciente con lesión medular incompleta

Narda Murillo

Doctorado en Neurociencias. Máster en Neuropsicología y Rehabilitación cognitiva, Guttmann Barcelona

Email: nmurillo@guttmann.com

Palabras claves: Neuromodulación, Reflejos espinales, Marcha, Lesión medular incompleta.

Introducción

La recuperación locomotora tras una lesión medular depende de la interacción entre los comandos descendentes residuales, la información aferente periférica, la excitabilidad de los circuitos espinales y la plasticidad dependiente de la actividad. En este contexto, las estrategias de neuromodulación aplicadas al entrenamiento de la marcha buscan optimizar el estado funcional de las redes espinales, facilitar la activación motora y potenciar los efectos del entrenamiento locomotor especifico (1,2).

Método

Entre las intervenciones no invasivas, la vibración focal actúa mediante estímulos mecánicos localizados sobre músculos o tendones, activando aferencias propioceptivas, especialmente husos musculares y vías Ia. Esta activación puede modular la excitabilidad espinal y supraspinal, favoreciendo la coordinación muscular y la preparación neuromotora para el entrenamiento de la marcha. La evidencia disponible sugiere efectos positivos sobre fuerza, potencia, equilibrio y fatiga, aunque su aplicación durante la marcha debe considerar su carácter fase-dependiente, definiendo con precisión el momento y duración del estímulo dentro del ciclo de la marcha (3).

La estimulación eléctrica funcional aplica pulsos eléctricos transcutáneos sobre nervios motores o músculos diana con el objetivo de generar contracciones musculares sincronizadas con una tarea funcional. Aunque conceptualmente puede aumentar la activación muscular durante la marcha y favorecer la práctica específica, la evidencia comparativa disponible no muestra una superioridad terapéutica clara frente a otros entrenamientos locomotores, especialmente cuando se evalúan velocidad y resistencia de la marcha(4).

El entrenamiento robótico de la marcha, como el realizado mediante Lokomat o exoesqueletos, permite una práctica locomotora repetitiva, simétrica y de alta intensidad. En lesión medular incompleta, busca incrementar la retroalimentación aferente, activar redes locomotoras espinales y promover plasticidad motora dependiente de la tarea. La evidencia sugiere beneficios funcionales, especialmente en fases más tempranas de la lesión, aunque la heterogeneidad clínica de los pacientes y de los protocolos limita la generalización de los resultados(5).

La estimulación medular transcutánea es una técnica no invasiva que aplica corriente eléctrica sobre la región vertebral para modular la excitabilidad de redes espinales, principalmente a través de la activación de aferencias de raíces dorsales. Sin embargo, estudios recientes de alta calidad metodológica, como el ensayo eWALK, no han demostrado un beneficio adicional claro de añadir tSCS al entrenamiento locomotor convencional en pacientes con lesión medular crónica, pese a que ambos grupos mejoraron la marcha con el entrenamiento(6).

Por otro lado, la estimulación epidural medular representa una modalidad invasiva de neuromodulación que actúa mediante electrodos implantados en el espacio epidural, generalmente sobre segmentos lumbosacros. Su objetivo es modular los circuitos espinales sublesionales, facilitar la activación de motoneuronas y favorecer la integración entre aferencias periféricas y comandos descendentes residuales(7).

Como ejemplo clínico de la posible modulación de circuitos espinales locomotores, se presentan dos casos de lesión medular crónica motora completa con preservación sensitiva parcial y espasticidad extensora bilateral. Tras programas intensivos de rehabilitación locomotora, incluyendo entrenamiento específico de la marcha, Lokomat y estimulación funcional en uno de los casos, ambos pacientes lograron recuperar stepping asistido. Estos casos sugieren que, incluso en lesiones motoras completas crónicas, la presencia de aferencias residuales, espasticidad extensora y entrenamiento locomotor intensivo pueden contribuir a la activación de circuitos espinales locomotores y a la aparición de respuestas funcionales relevantes(8,9).

Discusión

En conjunto, la neuromodulación de los reflejos espinales no debe entenderse como un sustituto del entrenamiento locomotor, sino como una estrategia potencialmente facilitadora que puede preparar, modular o amplificar la respuesta del sistema nervioso al entrenamiento. La selección del dispositivo, la dosis, los parámetros de estimulación y el momento de aplicación deben individualizarse según las características clínicas del paciente, el perfil de reflejos espinales, el tiempo de evolución y los objetivos funcionales. Son necesarios más estudios básicos y clínicos que permitan comprender mejor el efecto específico de cada modalidad sobre los circuitos espinales, optimizar los protocolos de aplicación y definir qué perfiles de pacientes pueden beneficiarse más de estas intervenciones.

Conclusión

La neuromodulación aplicada a la rehabilitación de la marcha en lesión medular representa una herramienta prometedora para modular la excitabilidad espinal y potenciar la plasticidad dependiente de la actividad. Sin embargo, la evidencia actual subraya la necesidad de una aplicación precisa, individualizada y siempre integrada dentro de un programa intensivo, específico y perseverante de entrenamiento locomotor.

Bibliografía:

1.        Minassian K, Hofstoetter US, Dzeladini F, Guertin PA, Ijspeert A. The Human Central Pattern Generator for Locomotion: Does It Exist and Contribute to Walking? The Neuroscientist. 2017.

2.        James N, McMahon S, Field-Fote E et al.Neuromodulation in the restoration of function after spinal cord injury. The Lancet Neurology, 2018; 17, 905-917

3.        Fattorini L, Rodio A, Pettorossi VE, Filippi GM. Is the Focal Muscle Vibration an Effective Motor Conditioning Intervention? A Systematic Review. J Funct Morphol Kinesiol. 2021 Apr 28;6(2):39.

4.        Unger J, Wiener JC, Patel P, Shakir U, Eng JJ. Effectiveness of Functional Electrical Stimulation Assisted Locomotor Training on walking Outcomes Following Incomplete Spinal Cord Injury: Systematic Review and Meta-Analysis. Neurorehabil Neural Repair. 2026 Feb;40(2):144-156.

5.        Nam KY, Kim HJ, Kwon BS, Park JW, Lee HJ, Yoo A. Robot-assisted gait training (Lokomat) improves walking function and activity in people with spinal cord injury: a systematic review. J Neuroeng Rehabil. 2017 Mar 23;14(1):24.

6.        Bye EA, Boswell-Ruys CL, Héroux ME, Lee BB, McCaughey EJ, Djajadikarta ZJ, Perez MA, Mendoza G, Purcell M, Lincoln C, Taylor J, Ríos-León M, Williams G, Kundevski M, Diong J, Humburg P, Chen B, Fuchs N, Finn H, Menchero R, Palazón-García R, Sepúlveda-Rodríguez S, Starkey S, Trinh T, Butler JE, Gandevia SC. Transcutaneous spinal cord stimulation plus locomotor training versus sham-stimulation plus locomotor training in chronic spinal cord injury (eWALK): a multicentre, triple-blind, randomised, sham-controlled trial. EClinicalMedicine. 2026 Mar 12;93:103802.

7.        Lorach H, Galvez A, Spagnolo V, Martel F, Karakas S, Intering N, Vat M, Faivre O, Harte C, Komi S, Ravier J, Collin T, Coquoz L, Sakr I, Baaklini E, Hernandez-Charpak SD, Dumont G, Buschman R, Buse N, Denison T, van Nes I, Asboth L, Watrin A, Struber L, Sauter-Starace F, Langar L, Auboiroux V, Carda S, Chabardes S, Aksenova T, Demesmaeker R, Charvet G, Bloch J, Courtine G. Walking naturally after spinal cord injury using a brain-spine interface. Nature. 2023 Jun;618(7963):126-133.

8.        Murillo N, Kumru H, Opisso E, Padullés JM, Medina J, Vidal J, Kofler M. Recovery of assisted overground stepping in a patient with chronic motor complete spinal cord injury: a case report. NeuroRehabilitation. 2012;31(4):401-7.

9.        Murillo N, Benito-Penalva J, Kumru H. Stepping in motor complete spinal cord injured patient with extensor spasticity following intensive gait rehabilitation- case report.  Int Phys Med Rehab J. 2018;3(2):148-150. 

Neuromodulation of Reflexes during Gait Rehabilitation in Patients with Incomplete Spinal Cord Injury

Author: Narda Murillo

PhD in Neuroscience. Master's in Neuropsychology and Cognitive Rehabilitation, Guttmann Barcelona

Email: nmurillo@guttmann.com

DOI: 10.24175/sbd.2026.?????

Keywords: Neuromodulation, spinal reflexes, gait, incomplete spinal cord injury.

Introduction

Locomotor recovery after spinal cord injury depends on the interaction between residual descending commands, peripheral afferent input, the excitability of spinal circuits, and activity-dependent plasticity. In this context, neuromodulation strategies applied to gait training aim to optimize the functional state of spinal networks, facilitate motor activation, and enhance the effects of specific locomotor training (1,2).

Method

Among non-invasive interventions, focal vibration acts through mechanical stimuli applied locally to specific muscles or tendons, activating proprioceptive afferents, particularly muscle spindles and Ia pathways. This activation can modulate spinal and supraspinal excitability, promoting muscle coordination and neuromotor preparation for gait training. The available evidence suggests positive effects on strength, power, balance, and fatigue. However, its application during gait must take into account its phase-dependent nature, requiring precise definition of the timing and duration of the stimulus within the gait cycle (3).

Functional electrical stimulation applies transcutaneous electrical pulses over motor nerves or target muscles with the aim of generating muscle contractions synchronized with a functional task. Although, conceptually, it may increase muscle activation during gait and promote task-specific practice, the available comparative evidence does not show clear therapeutic superiority over other locomotor training approaches, particularly when gait speed and endurance are evaluated (4).

Robotic gait training, such as training performed with Lokomat or exoskeletons, enables repetitive, symmetrical, and high-intensity locomotor practice. In incomplete spinal cord injury, it aims to increase afferent feedback, activate spinal locomotor networks, and promote task-dependent motor plasticity. The evidence suggests functional benefits, especially in earlier stages after injury, although the clinical heterogeneity of patients and protocols limits the generalizability of the results (5).

Transcutaneous spinal cord stimulation is a non-invasive technique that applies electrical current over the vertebral region to modulate the excitability of spinal networks, mainly through the activation of dorsal root afferents. However, recent studies with high methodological quality, such as the eWALK trial, have not demonstrated a clear additional benefit of adding tSCS to conventional locomotor training in patients with chronic spinal cord injury, although both groups improved gait through training (6).

In contrast, epidural spinal cord stimulation represents an invasive neuromodulation modality that acts through electrodes implanted in the epidural space, generally over the lumbosacral segments. Its objective is to modulate sublesional spinal circuits, facilitate motoneuron activation, and promote the integration between peripheral afferents and residual descending commands (7).

As a clinical example of the possible modulation of spinal locomotor circuits, two cases of chronic motor-complete spinal cord injury with partial sensory preservation and bilateral extensor spasticity are presented. After intensive locomotor rehabilitation programs, including specific gait training, Lokomat, and functional stimulation in one of the cases, both patients recovered assisted stepping. These cases suggest that, even in chronic motor-complete injuries, the presence of residual afferents, extensor spasticity, and intensive locomotor training may contribute to the activation of spinal locomotor circuits and to the emergence of relevant functional responses (8,9).

Discussion

Overall, neuromodulation of spinal reflexes should not be understood as a substitute for locomotor training, but rather as a potentially facilitating strategy that may prepare, modulate, or amplify the nervous system's response to training. The selection of the device, dose, stimulation parameters, and timing of application should be individualized according to the patient's clinical characteristics, spinal reflex profile, time since injury, and functional goals.

Further basic and clinical studies are needed to better understand the specific effect of each modality on spinal circuits, optimize application protocols, and define which patient profiles are most likely to benefit from these interventions.

Conclusion

Neuromodulation applied to gait rehabilitation in spinal cord injury represents a promising tool to modulate spinal excitability and enhance activity-dependent plasticity. However, current evidence highlights the need for precise and individualized application, always integrated within an intensive, specific, and sustained locomotor training program.

Bibliography:

1.        Minassian K, Hofstoetter US, Dzeladini F, Guertin PA, Ijspeert A. The Human Central Pattern Generator for Locomotion: Does It Exist and Contribute to Walking? The Neuroscientist. 2017.

2.        James N, McMahon S, Field-Fote E et al.Neuromodulation in the restoration of function after spinal cord injury. The Lancet Neurology, 2018; 17, 905-917

3.        Fattorini L, Rodio A, Pettorossi VE, Filippi GM. Is the Focal Muscle Vibration an Effective Motor Conditioning Intervention? A Systematic Review. J Funct Morphol Kinesiol. 2021 Apr 28;6(2):39.

4.        Unger J, Wiener JC, Patel P, Shakir U, Eng JJ. Effectiveness of Functional Electrical Stimulation Assisted Locomotor Training on walking Outcomes Following Incomplete Spinal Cord Injury: Systematic Review and Meta-Analysis. Neurorehabil Neural Repair. 2026 Feb;40(2):144-156.

5.        Nam KY, Kim HJ, Kwon BS, Park JW, Lee HJ, Yoo A. Robot-assisted gait training (Lokomat) improves walking function and activity in people with spinal cord injury: a systematic review. J Neuroeng Rehabil. 2017 Mar 23;14(1):24.

6.        Bye EA, Boswell-Ruys CL, Héroux ME, Lee BB, McCaughey EJ, Djajadikarta ZJ, Perez MA, Mendoza G, Purcell M, Lincoln C, Taylor J, Ríos-León M, Williams G, Kundevski M, Diong J, Humburg P, Chen B, Fuchs N, Finn H, Menchero R, Palazón-García R, Sepúlveda-Rodríguez S, Starkey S, Trinh T, Butler JE, Gandevia SC. Transcutaneous spinal cord stimulation plus locomotor training versus sham-stimulation plus locomotor training in chronic spinal cord injury (eWALK): a multicentre, triple-blind, randomised, sham-controlled trial. EClinicalMedicine. 2026 Mar 12;93:103802.

7.        Lorach H, Galvez A, Spagnolo V, Martel F, Karakas S, Intering N, Vat M, Faivre O, Harte C, Komi S, Ravier J, Collin T, Coquoz L, Sakr I, Baaklini E, Hernandez-Charpak SD, Dumont G, Buschman R, Buse N, Denison T, van Nes I, Asboth L, Watrin A, Struber L, Sauter-Starace F, Langar L, Auboiroux V, Carda S, Chabardes S, Aksenova T, Demesmaeker R, Charvet G, Bloch J, Courtine G. Walking naturally after spinal cord injury using a brain-spine interface. Nature. 2023 Jun;618(7963):126-133.

8.        Murillo N, Kumru H, Opisso E, Padullés JM, Medina J, Vidal J, Kofler M. Recovery of assisted overground stepping in a patient with chronic motor complete spinal cord injury: a case report. NeuroRehabilitation. 2012;31(4):401-7.

9.        Murillo N, Benito-Penalva J, Kumru H. Stepping in motor complete spinal cord injured patient with extensor spasticity following intensive gait rehabilitation- case report.  Int Phys Med Rehab J. 2018;3(2):148-150.