ES2943637T3 - Procedimiento cosmético para alterar la composición de la masa corporal mediante estimulación vestibular galvánica - Google Patents

Abstract

Se proporciona un dispositivo y un método para alterar la composición de la masa corporal en un sujeto humano mediante la aplicación de estimulación vestibular galvánica (GVS) usando electrodos colocados en contacto eléctrico con el cuero cabelludo del sujeto en una ubicación correspondiente a cada uno de los sistemas vestibulares izquierdo y derecho del sujeto. La fuente de corriente incluye un circuito de retroalimentación para medir una resistencia en el cuero cabelludo del sujeto y ajustar una salida de voltaje para mantener una corriente constante en el cuero cabelludo del sujeto. GVS se puede aplicar durante un período de tiempo predeterminado a intervalos regulares. (Traducción automática con Google Translate, sin valor legal)

Description

DESCRIPCIÓN

Procedimiento cosmético para alterar la composición de la masa corporal mediante estimulación vestibular galvánica

CAMPO DE LA INVENCIÓN

La presente invención se refiere a un procedimiento cosmético de estimulación vestibular para producir cambios fisiológicos en la composición de la masa corporal de un individuo.

ANTECEDENTES DE LA INVENCIÓN

La obesidad es una condición médica que implica la acumulación de un exceso de grasa corporal. Se define por el índice de masa corporal (IMC), que es una medida del peso corporal basada en el peso y la estatura de un individuo. (IMC = masa(kg)/(altura(m))2). Tanto la World Health Organization como los National Institutes of Health definen la obesidad como un IMC igual o superior a 30, y la preobesidad como un IMC comprendido entre 25 y 30. La obesidad es una de las principales causas prevenibles de muerte en todo el mundo, y se cree que reduce la esperanza de vida en unos 7 años. El exceso de grasa corporal en sí mismo también puede causar problemas cosméticos importantes en personas sanas.

Se han empleado muchas técnicas diferentes para ayudar a las personas con sobrepeso a perder peso. Entre ellos se incluyen diversos tipos de dietas, regímenes de ejercicio, medicamentos para adelgazar y cirugía de adelgazamiento. En la actualidad no existe ninguna solución fácil ni universalmente eficaz para perder peso.

La osteoporosis es una enfermedad de los huesos que se caracteriza por una reducción de la densidad mineral ósea (DMO), con el consiguiente aumento del riesgo de fractura. La World Health Organization define la osteoporosis como una DMO que está 2,5 desviaciones estándar o más por debajo de la masa ósea máxima media (media de adultos jóvenes sanos), medida mediante absorciometría de rayos X de doble energía. El desarrollo de la osteoporosis viene determinado por la interacción de tres factores: en primer lugar, la DMO máxima del individuo; en segundo lugar, la tasa de resorción ósea; en tercer lugar, la tasa de formación de hueso nuevo durante la remodelación. Es una preocupación sanitaria particular en las poblaciones que envejecen en el mundo desarrollado, especialmente en las mujeres posmenopáusicas. Se han empleado diversos tratamientos farmacológicos para tratar la osteoporosis, siendo el pilar del tratamiento actual los bifosfonatos, que alteran la velocidad a la que se reabsorbe el hueso.

En efecto, la centrifugación puede imitar un campo gravitatorio mayor que el experimentado en la superficie de la Tierra (1G), denominado "hipergravedad" (Smith, 1992). Se ha observado que la centrifugación crónica de los animales provoca una alteración de la composición de la masa corporal (Fuller et al., 2000; Fuller et al., 2002). En particular, los animales sometidos a hipergravedad mediante centrifugación muestran un cambio en "la distribución proporcional de la masa corporal entre los componentes grasos y libres de grasa" (Fuller et al., 2000), con una reducción de la grasa corporal que es proporcional a la intensidad del campo (Fuller et al., 2002).

Se ha informado de que la hipergravedad provoca específicamente una reducción de la grasa corporal en pollos (Evans et al., 1969; Smith & Kelly, 1963; Smith & Kelly, 1965; Burton & Smith, 1996), hámsters (Briney & Wunder, 1962), otras aves domésticas (Smith et al., 1975), conejos (Katovich & Smith, 1978), ratones (Oyama & Platt, 1967; Keil, 1969; Fuller et al., 2000; Fuller et al., 2002) y ratas (Oyama & Platt, 1967; Oyama & Zeitman, 1967; Pitts et al., 1972; Roy et al., 1996; Warren et al., 1998). La disminución observada de la grasa corporal puede ser bastante significativa. Por ejemplo, se ha informado de que los pollos pasan de 30 % de grasa corporal a 1G a 3% a 3G (Burton & Smith, 1996). Del mismo modo, los ratones que vivían a 2G mostraron una reducción aproximada del 55% en grasa absoluta y porcentual de la canal (Fuller et al., 2000). Esto parece ir acompañado de un mayor uso de ácidos grasos como sustrato metabólico y de un aumento de la tasa metabólica (Fuller et al., 2006).

Aunque la pérdida marcada de grasa parece ser el principal cambio en la composición de la masa corporal a la hipergravedad, y con ello un aumento del tamaño relativo del componente libre de grasa del cuerpo, algunos autores también han observado cambios específicos en los músculos y huesos de animales sometidos a centrifugación crónica. Se ha observado que los pequeños animales de laboratorio adaptados a un entorno 2G aumentan su masa esquelética (medida mediante el contenido de calcio corporal) en torno a un 18 % (Smith, 1992). Jaekel et al. (1977) también informaron de que la centrifugación prolongada a 2,76G producía un aumento de la densidad mineral ósea en los huesos del muslo de las ratas.

Se ha observado que el equilibrio entre los músculos flexores y extensores cambia en respuesta a la hipergravedad para favorecer a los músculos con una función antigravitatoria (Smith, 1992). En las aves domésticas de la Tierra, la relación masa muscular extensora: flexora de las patas es 0,85, pero la 2G alteró esta relación a 1,17 (Burton & Smith, 1967; Smith, 1992). También parece haber una diferencia funcional en los músculos de los animales expuestos a la hipergravedad. Se ha informado de que los animales adaptados a 2,5G demuestran una capacidad de ejercicio notablemente mayor (medida corriendo hasta el agotamiento), aproximadamente tres veces mayor que la de los controles no adaptados, y un mayor consumo máximo de oxígeno (Burton y Smith, 1967, 1996). De forma similar, se observó que los hámsters expuestos a un entorno 4G durante 4 semanas presentaban una mayor resistencia a la fatiga en el músculo gastrocnemio y un aumento del 37% en la fuerza de su contracción tetánica (Canonica, 1966).

Las adaptaciones funcionales en los músculos de ratas adaptadas a la hipergravedad se han examinado mediante el análisis de la proteína llamada cadena pesada de miosina (CMH ) (Fuller et al., 2006). Se observó que las ratas adultas expuestas a 2^g durante ocho semanas tenían alteradas las características del CMH en los músculos sóleo y plantar (Fuller, 2006). El sóleo tiende a tener más fibras de contracción lenta, que son mejores en actividades de resistencia, y el plantar tiene relativamente más fibras de contracción rápida, que son mejores para esprintar, pero tienden a fatigarse más rápidamente (Gollnick et al., 1974; Fuller et al., 2006). Fuller et al. (2006) descubrieron que las ratas adaptadas a 2G presentaban un aumento de la forma de contracción lenta del CMH (CMH1) en los músculos sóleos, y un aumento inverso de la forma de contracción rápida del CMH (CMH2b) en los músculos plantares.

Se han propuesto varios mecanismos para explicar estos cambios fisiológicos, ya sea solos o en conjunto, incluyendo: alteraciones en las proteínas de desacoplamiento mitocondrial; cambios en el volumen de fluidos; alteraciones en la presión intracraneal; aumento de la carga de los músculos esqueléticos; alteración del comportamiento alimentario; y activación del sistema vestibular (Fuller et al., 2000; Fuller et al., 2002). El sistema vestibular, que contribuye en gran medida a nuestro sentido del equilibrio y la orientación espacial, consiste en cada oído interno de tres canales semicirculares (que detectan el movimiento de rotación) y los dos órganos otolíticos, denominados utrículo y sáculo, que detectan la aceleración lineal y la gravedad (Khan y Chang, 2013). Se denominan órganos otolíticos, ya que son sacos llenos de líquido que contienen numerosos cristales de carbonato cálcico de movimiento libre -llamados otolitosque se mueven bajo la influencia de la gravedad o la aceleración lineal para actuar sobre las células receptoras y alterar la actividad nerviosa aferente vestibular.

Los experimentos con ratones mutantes han sugerido que los órganos otolíticos son de particular importancia en la producción de los cambios fisiológicos observados en los animales sometidos a centrifugación crónica. En el primer experimento, ratones de tipo silvestre y un tipo de ratones mutantes que carecen de órganos otolíticos, pero tienen canales semicirculares intactos se sometieron a 8 semanas de centrifugación crónica a 2G (Fuller et al., 2002). Al final de este periodo, el porcentaje de grasa corporal se redujo significativamente en los ratones de tipo silvestre que vivían a 2G en comparación con una población de control que vivía a 1G (8,5 % cf 15,5 %), y el porcentaje de masa muscular magra aumentó significativamente en comparación con la población de control (91,5 % cf 83,1 %). Sin embargo, los ratones mutantes (carentes de órganos otolíticos) que vivían a 2G no mostraron cambios significativos en su composición de masa corporal en comparación con los ratones mutantes que vivían a 1G.

El segundo estudio consistió en someter a ratones de tipo silvestre y mutantes (sin órganos otolíticos) a sólo dos horas de centrifugación a 2G (Fuller et al., 2004). En los ratones de tipo silvestre, los autores informaron de la activación generalizada (determinada por la regulación al alza de c-fos) de una serie de estructuras cerebrales conocidas por su importancia en la homeostasis y la regulación del sistema nervioso autónomo, incluyendo: el hipotálamo dorsomedial (una zona cerebral considerada de gran importancia en la supervisión del comportamiento alimentario y en la fijación de un punto de referencia para la masa corporal (Fuller et al.., 2004); el núcleo parabraquial; el núcleo del lecho de la estría terminal; la amígdala; el rafe dorsal; y el locus ceruleus. Estos resultados no se observaron en los ratones mutantes.

Se cree que los núcleos vestibulares (que están situados en la protuberancia y la médula y reciben información del sistema vestibular a través del nervio vestibular) se proyectan (tanto directa como indirectamente a través de la corteza vestibular parietoinsular (CIVP)) a los sitios homeostáticos del tronco encefálico del núcleo parabraquial (PB) y el gris periacueductal (PAG) (véanse el capítulo 1 y el capítulo 3, sección 8, de la tesis doctoral de McGeoch, 2010), El PB parece actuar para mantener la homeostasis -es decir, un medio fisiológico interno estable- integrando esta entrada vestibular con la entrada simpática (a través de las fibras del tracto espino- y trigémino-talámico de la lámina 1 ) y la entrada parasimpática (a través del núcleo del tracto solitario) (Balaban y Yates, 2004; Craig, 2007; Craig, 2009; McGeoch et al., 2008, 2009; McGeoch, 2010).

Se cree que la PB actúa entonces para mantener la homeostasis por medio de respuestas eferentes (es decir, tanto simpáticas como parasimpáticas) conductuales, neuroendocrinas y del sistema nervioso autónomo (Balaban y Yates, 2004; McGeoch, 2010). Anatómicamente, el PB se proyecta a la ínsula y el cíngulo anterior, la amígdala y el hipotálamo. La ínsula y el cíngulo anterior son áreas de la corteza cerebral implicadas en el afecto emocional y la motivación y, por tanto, en el comportamiento (Craig, 2009). El hipotálamo desempeña un papel vital en la coordinación del sistema neuroendocrino y, sobre todo a través de su vertiente dorsomedial, supervisa el comportamiento alimentario y fija un punto de referencia para la composición de la masa corporal (Balaban y Yates, 2004; Fuller et al., 2004; Craig, 2007). También se sabe que la amígdala (junto con el hipotálamo y la ínsula) es importante para el control del sistema nervioso autónomo. El PB también da salida al PAG y al cerebro anterior basal, que también participan en la homeostasis (Balaban y Yates, 2004).

También se sabe que el sistema vestibular tiene entrada en la médula ventro-lateral rostral (RVLM), que es un importante sitio de control simpático, y parece probable que cualquier efecto modulador observado de la estimulación vestibular sobre la función simpática sea, al menos en parte, mediado a través de la RVLM (Bent et al., 2006; Grewal et al., 2009; James & Macefield 2010; James et al., 2010; Hammam et al., 2011). Sin embargo, dado que los canales semicirculares no participan en la modulación del flujo simpático durante la estimulación vestibular (Ray et al., 1998), cualquier modulación simpática derivada de la estimulación vestibular debe atribuirse a la activación de los órganos otolíticos (es decir, el utrículo y el sáculo). Se sabe que el tejido adiposo blanco, que constituye la gran mayoría del tejido adiposo del cuerpo humano, está inervado por el sistema nervioso simpático y que esta inervación regula la masa del tejido adiposo y el número de células grasas que contiene (Bowers et al., 2004).

También se sabe que el sistema nervioso simpático inerva los huesos largos maduros y, por este medio, desempeña un papel modulador en la remodelación ósea (Denise et al., 2006). Las lesiones vestibulares bilaterales en ratas provocan una disminución de la densidad mineral de los huesos que soportan peso (Denise et al., 2006). Sin embargo, esta reducción se evita con el antagonista adrenoceptor propranolol (Denise et al., 2006), lo que sugiere una interacción directa entre las entradas vestibulares y el sistema nervioso simpático. Por lo tanto, parece que el aumento de la densidad mineral ósea en respuesta a la hipergravedad (Jaekel et al., 1977; Smith, 1992) también puede estar mediado por un efecto vestibulosimpático.

También hay datos que muestran vías directas que conectan los núcleos vestibulares con el hipotálamo dorsomedial (Cavdar et al., 2001), que es la parte del hipotálamo ya mencionada como específicamente implicada en la regulación del comportamiento alimentario y en el establecimiento de un punto fijo para la masa corporal (Fuller et al., 2004).

La hormona leptina es secretada por las células adiposas y actúa sobre el hipotálamo para regular la ingesta de alimentos y el gasto energético. La leptina actúa suprimiendo la ingesta de alimentos y aumentando el gasto energético (Hwa et al., 1997), por lo que interviene en la regulación del peso corporal. En particular, se ha observado que la estimulación vestibular provoca un aumento de la liberación de leptina (Sobhani, 2002; Sailesh y Mukkadan, 2014).

Un enfoque químico de la estimulación vestibular puede basarse en la betahistina, un antagonista parcial del receptor de histamina-3 (H3) que se ha utilizado durante algún tiempo para tratar la enfermedad de Meniere. También se sabe que al bloquear los receptores H3 presinápticos, la betahistina provoca un aumento de la liberación de histamina y la activación de los receptores H1, que es la acción opuesta a los supresores vestibulares antihistamínicos (Barak et al., 2008; Baloh & Kerber, 2011). Algunos informes iniciales han sugerido que, al menos en determinados subgrupos, la betahistina puede ser un medicamento eficaz para la pérdida de peso (Barak et al., 2008). Por el contrario, los medicamentos supresores vestibulares suelen provocar un aumento de peso.

Se han utilizado diversas técnicas con fines clínicos y de investigación para estimular algunos o todos los componentes del sistema vestibular en humanos (Carter y Ray, 2007). Entre ellas figuran: (1) Estimulación vestibular calórica, que consiste en irrigar el conducto auditivo externo con agua o aire caliente o frío y estimula principalmente el conducto semicircular lateral de ese oído; (2 ) rotaciones de la cabeza de guiñada, que activa ambos conductos semicirculares laterales; (3) rotación de la cabeza hacia abajo para activar los órganos otolíticos y también, inicialmente, los conductos semicirculares; (4) aceleración lineal, que activa los órganos otolíticos; (5) rotación fuera del eje vertical (OVAR), que activa los órganos otolíticos; (6) estimulación vestibular galvánica ("EVG"), que activa simultáneamente los cinco componentes del aparato vestibular mediante una corriente eléctrica (Fitzpatrick & Day, 2004; St. George & Fitzpatrick, 2011); (7) estimulación vestibular inducida por clic mediante un clic auditivo (Watson & Colebatch, 1998); y (8) estimulación vestibular inducida por vibración de los músculos del cuello (Karnath et al., 2002). De estas técnicas, sólo una ofrece la opción práctica de producirse comercialmente para uso doméstico sin la supervisión de un experto--EVG.

La EVG consiste en estimular el sistema vestibular mediante la aplicación transcutánea de una pequeña corriente eléctrica (normalmente entre 0,1 y 3 miliamperios (mA)) a través de dos electrodos. Los electrodos pueden colocarse en distintos lugares de la cabeza, pero normalmente uno se aplica a la piel sobre cada procedimiento mastoideo, es decir, detrás de cada oreja. Algunos autores lo denominan "aplicación binaural" Si se utilizan un cátodo y un ánodo colocados uno sobre cada mastoides, que es la iteración más común, entonces se denomina aplicación bipolar binaural de EVG. La corriente se puede suministrar de varias formas, incluyendo un estado constante, en ondas cuadradas, un patrón sinusoidal (corriente alterna) y como un tren de pulsos (Petersen et al., 1994; Carter & Ray, 2007; Fitzpatrick & Day, 2004; St. George & Fitzpatrick, 2011).

Un dispositivo electrónico supresor del apetito conocido como FOOD WATCHER™ estaba disponible en el mercado en el Reino Unido hasta hace poco. La premisa en la que se basaba el FOODWATCHER™era que actuaría activando eléctricamente los puntos de acupuntura de las orejas, con la consecuencia de que se suprimiría el apetito del usuario. Además, se argumentó que puede suprimir el apetito mediante la activación del nervio vago (Esposito et al., 2012).

Los electrodos FOOD WATCHER™ eran tapones de forma cónica diseñados para insertarse en los conductos auditivos externos (Esposito et al., 2012). Según los informes, el FOOD WATCHER™ generó una "señal con amplitud de 40 V, frecuencia de 50 Hz y corriente de 40 mA a través de los tapones para los oídos" (Esposito et al., 2012).

Se realizó un estudio en 40 voluntarios sanos con sobrepeso y obesidad para investigar la eficacia del FOODWATCHER™ (Esposito et al., 2012). Diez voluntarios recibieron el FOODWATCHER™ y una dieta hipocalórica, diez recibieron una dieta hipocalórica sola, diez recibieron el FOODWATCHER™ y una dieta rica en proteínas, y diez una dieta rica en proteínas sola. Los autores descubrieron que "tras 2 meses de tratamiento simultáneo con estimulación eléctrica y dieta, se produjo una pérdida de peso media de 7,07 kg en el grupo hipocalórico y de 9,48 kg en el grupo hiperproteico, mientras que con la dieta hipocalórica y la hiperproteica solas se observó una pérdida de peso media de 5,9 kg y 7,17 kg, respectivamente", lo que llevó a los autores a concluir que la estimulación eléctrica a través de las orejas puede ayudar a perder peso, sobre todo cuando se utiliza con una dieta hiperproteica, posiblemente actuando a través de un equilibrio energético de acupuntura Yin-yang.

La actividad del nervio simpático muscular (MSNA) a los vasos sanguíneos en el músculo esquelético puede medirse directamente en el hombre utilizando microelectrodos. Se ha informado de que la EVG administrada como pulsos de onda cuadrada (a 2 mA de 1 segundo de duración) fue ineficaz para alterar el MSNA (Bolton et al., 2004; Carter & Ray, 2007). Por el contrario, la administración de EVG (con un electrodo sobre cada mastoides) de forma más dinámica es eficaz para modular el MSNA. Esto se ha demostrado utilizando tanto trenes de pulsos (en concreto, 10 pulsos de 1 ms a lo largo de 30 ms y sincronizados con la onda R del electrocardiograma) (Voustianiouk et al., 2005), y EVG sinusoidales (-2 a 2 mA, 60-100 ciclos, aplicados a EVG binaurales bipolares administrados (± 2mA, 200 ciclos) a frecuencias de 0,2, 0,5, 0,8, 1,1, 1,4, 1,7 & 2,0 Hz, a 11 voluntarios humanos mientras se medía su MSNA (Grewal et al., 2009).

Grewal et al. encontraron un grado de modulación cíclica del MSNA en todas las frecuencias, sin embargo, la modulación vestibular del MSNA fue significativamente más fuerte a 0,2 Hz y significativamente más débil a 0,8 Hz. Esto sugería "que los cambios de baja frecuencia en la entrada vestibular, tal como los asociados a los cambios posturales, modulan preferentemente el MSNA" A la inversa, se propuso que las entradas vestibulares en torno a la frecuencia de la frecuencia cardiaca (es decir, 0,8 Hz, que son 48 latidos por minuto) compiten con la modulación del MSNA por los barorreceptores (mecanorreceptores que detectan la presión en las paredes de los vasos sanguíneos), que se activan a la frecuencia de la frecuencia cardiaca, y son inhibidas por ésta.

Se cree que el reflejo barorreceptor actúa a través del sistema nervioso parasimpático (incluyendo el nervio vago y el núcleo del tracto solitario) para inhibir la acción del RVLM. Esta inhibición puede estar mediada, al menos en parte, por la médula ventrolateral caudal (Sved et al., 2000).

Pruebas adicionales para apoyar el argumento de que las entradas vestibulares con una frecuencia distinta de la frecuencia cardiaca son más potentes en la modulación del MSNA, se encuentran en un estudio en el que 8 sujetos humanos recibieron EVG sinusoidal a su propia frecuencia cardiaca, y a ±0,1, ±0,2, ±0,3, ±0,6 Hz de esta frecuencia (James & Macefield, 2010). Los autores informan de que el efecto modulador del EVG sobre la actividad del MSNA era menor cuando su frecuencia era más cercana a la frecuencia cardiaca.

Los mismos autores también midieron la actividad del nervio simpático cutáneo (SSNA), utilizando microelectrodos, en 11 voluntarios sometidos a EVG bipolar binaural sobre las apófisis mastoides (± 2 mA, 200 ciclos) a 0,2, 0,5, 0,8, 1,1, 1,4, 1,7 y 2,0 Hz (James et al., 2010). Se observó un marcado arrastre del EVG en todas las frecuencias, aunque fue significativamente más débil a 2,0 Hz. En contraste con el patrón observado con la modulación vestibular del MSNA (Grewal et al., 2009), se informó de que la modulación relacionada con el pulso del SSNA era mayor a 0,8 Hz que a 0,2 Hz.

En un estudio reciente, este grupo descubrió que la EVG sinusoidal de baja frecuencia (a 0,08, 0,13 y 0,18 Hz) provocaba dos picos de modulación del MSNA (Hammam et al., 2011). Esto sugirió que el pico primario se produce a partir del pico positivo de la sinusoide en la que el nervio vestibular derecho está hiperpolarizado y el izquierdo despolarizado, con el pico secundario de modulación MSNA que se produce durante el escenario inverso. Este comportamiento no se observó a frecuencias más altas, posiblemente porque no hubo tiempo suficiente para que se produjera un pico secundario. Los autores sugieren que este hallazgo indica "convergencia de entradas bilaterales de los núcleos vestibulares en los núcleos de salida de los que se origina la MSNA, la médula ventro-lateral rostral"

Se han descrito diversos usos para la estimulación vestibular en la técnica relacionada, incluyendo: tratamiento de la cinetosis (Patente de EE.UU. No. 4.558.703 a Mark); auriculares para estimulación en un entorno virtual (Patente No 6.077.237 a Campbell, et al.); contrarrestar el balanceo postural (Patente No 6.219.578 a Collins, et al.); para inducir el sueño, controlar la función respiratoria, abrir las vías respiratorias de un paciente y/o contrarrestar el vértigo (Patente No. 6.748.275 a Lattner, et al.); un aparato de estimulación vestibular calórica en el oído (Patente No. 8262717 a Rogers, et al.); y para aliviar la ansiedad (Patente. No. 8.041.429 a Kirby).

Se han presentado solicitudes de patente para lo siguiente: un procedimiento de administración de estimulación vestibular calórica (Publicación de Patente de EE. UU 2011/0313498 a Rogers, et al.) y un sistema y procedimiento para reducir los ronquidos y/o la apnea del sueño en una persona dormida, que puede implicar el uso de EVG (Publicación de Patente de EE.UU. 2008/0308112 de Bensoussan). Chan, et al. han presentado varias solicitudes de patente para diversos usos de EVG, entre ellos: un sistema adaptativo y un procedimiento para alterar el movimiento de una persona (Publicación de Patente de EE.UU. 2010/0114256); un sistema para alterar las respuestas motrices a la información sensorial (Publicación de Patente de EE.UU 2010/0114255); un sistema y procedimiento para proporcionar terapia alterando el movimiento de una persona (Publicación de Patente de EE.U^u 2010/0114188); un sistema y procedimiento para proporcionar control de retroalimentación en un sistema de estimulación vestibular (Publicación de Patente de EE.UU. 2010/0114187); un sistema para alterar la respuesta motriz a la música (Publicación de Patente de EE. UU. 2010/011418); sistema y procedimiento de juego mediante estimulación vestibular (Publicación de Patente de EE. UU. 2010/0113150); un sistema y procedimiento para alterar los movimientos de un usuario para alcanzar un objetivo (Publicación de Patente de EE. UU. 2010/0112535); y un sistema y procedimiento de entrenamiento para realizar movimientos específicos proporcionando retroalimentación mocional (Publicación Patente de EE. UU. 2010/0112533).

También se sabe que la EVG estimula todos los componentes del aparato vestibular, incluyendo los dos órganos otolíticos, y las formas dinámicas de EVG (es decir, tren de pulsos y sinusoidal) parecen ser eficaces para modular la actividad simpática. Si se utiliza EVG bipolar binaural sinusoidal, la modulación del MSNA es mayor cuando se administra a una frecuencia distinta de la frecuencia cardiaca.

A pesar de los muchos usos reportados de EVG en la técnica anterior, no ha habido ninguna enseñanza o sugerencia para aplicar EVG a la alteración de la composición de la masa corporal en los seres humanos. La presente invención está dirigida a una aplicación de este tipo.

SUMARIO DE LA INVENCIÓN

La presente invención proporciona un procedimiento cosmético como se establece en la reivindicación independiente. En las reivindicaciones dependientes se exponen realizaciones particulares. Cualquier objeto contenido en el presente documento que no entre en el ámbito de las reivindicaciones adjuntas se considera útil para comprender la invención.

Se divulga un procedimiento cosmético de estimulación vestibular galvánica para alterar la composición de la masa corporal en humanos. La corriente galvánica sinusoidal se aplica a través de electrodos colocados en el cuero cabelludo del sujeto para estimular los órganos otolíticos y activar el sistema vestibular. La alteración de la composición de la masa corporal puede incluir uno o más de los siguientes efectos: una disminución de la grasa corporal; un aumento relativo de la masa muscular magra; y un aumento de la densidad mineral ósea.

La estimulación vestibular mediante EVG (administrada de manera sinusoidal), se aplica para modular la composición de la masa corporal con el fin de provocar: una disminución de la grasa corporal total; un aumento de la masa muscular magra; y un aumento de la densidad mineral ósea. Es probable que este efecto se produzca a través de la activación de los órganos otolíticos del oído interno por el EVG y la posterior modulación de la actividad del sistema nervioso simpático, que probablemente esté mediada a través del RVLM. Además, este efecto también puede implicar a estructuras cerebrales tales como los sitios homeostáticos del tronco encefálico (concretamente el PB, PAG), el PIVC, la amígdala, la ínsula y el hipotálamo. El efecto también puede estar mediado por un efecto sobre la liberación de ciertas hormonas, tales como la leptina. Es probable que la eficacia de la invención sea mayor si la EVG bipolar binaural (con un electrodo sobre cada apófisis mastoides) se administra de forma dinámica (por ejemplo, sinusoidal o en tren de pulsos).

En el presente documento se divulga un dispositivo, que no forma parte de la presente invención, para alterar la composición de la masa corporal en un sujeto humano que incluye electrodos dispuestos en contacto eléctrico con el cuero cabelludo del sujeto en una ubicación correspondiente a cada uno de los sistemas vestibulares izquierdo y derecho del sujeto; y una fuente de corriente en comunicación eléctrica con los electrodos para aplicar estimulación vestibular galvánica (EVG) al sujeto. En una realización, la fuente de corriente produce una corriente constante dentro de un rango de tensión predeterminado. La fuente de corriente puede producir una corriente de polaridad alterna. La fuente de corriente puede incluir además un bucle de realimentación para medir una resistencia a través del cuero cabelludo del sujeto y ajustar una salida de tensión para mantener una corriente constante a través del cuero cabelludo del sujeto. La corriente producida por la fuente de corriente puede estar dentro de un intervalo de 0,001 mA a 5 mA. La corriente producida por la fuente de corriente puede ser sinusoidal con una frecuencia inferior a la frecuencia cardiaca del sujeto.

También se divulga en el presente documento un procedimiento cosmético para alterar la composición de la masa corporal en un sujeto humano, que comprende aplicar estimulación vestibular galvánica (EVG) al sujeto. El EVG se aplica colocando un electrodo en el cuero cabelludo del sujeto, cerca de cada apófisis mastoides. El EVG es una corriente de nivel constante y polaridad alterna. En una realización, el nivel de corriente constante puede mantenerse mediante un bucle de retroalimentación adaptado para medir una resistencia a través del cuero cabelludo del sujeto y ajustar una salida de tensión para mantener el nivel de corriente. El EVG es una corriente sinusoidal y puede tener una frecuencia inferior a la frecuencia cardíaca del sujeto. El EVG se aplica durante un periodo de tiempo predeterminado a un intervalo regular, que puede ser diario, semanal o una combinación de ambos. También se divulga un procedimiento ejemplar para disminuir la grasa corporal total en un sujeto humano que lo necesite, que comprende la aplicación de estimulación vestibular galvánica (EVG) al sujeto. También se divulga un procedimiento ejemplar para aumentar el porcentaje relativo de masa muscular magra en un sujeto humano que lo necesite mediante la aplicación de estimulación vestibular galvánica (EVG) al sujeto. También se divulga un procedimiento ejemplar para aumentar la densidad mineral ósea en un sujeto humano que lo necesite, que incluye la aplicación de estimulación vestibular galvánica (EVG) al sujeto.

BREVE DESCRIPCIÓN DE LOS DIBUJOS

La presente invención se comprenderá mejor a partir de la siguiente descripción detallada de algunas realizaciones preferidas de la invención, tomadas juntamente con los dibujos adjuntos, en los que números similares corresponden a partes similares, y en los que:

La FIG. 1 es un diagrama esquemático de un circuito estimulador ejemplar.

La FIG. 2 es un diagrama esquemático de un ejemplo alternativo del circuito estimulador con un componente de control de ganancia.

La FIG. 3 es un diagrama esquemático de un segundo ejemplo alternativo del dispositivo estimulador. Las FIGs. 4A y 4B ilustran formas de onda ejemplares generadas por el dispositivo.

La FIG. 5 es un diagrama que muestra un ejemplo de colocación de electrodos EVG.

La FIG. 6 es un diagrama que ilustra el sistema vestibular del oído interno izquierdo.

La FIG. 7 es un ejemplo de informe que muestra los resultados de una primera exploración DXA de un sujeto humano.

La FIG. 8 es un ejemplo de informe que muestra los resultados de una segunda exploración DXA del mismo sujeto humano tras una serie de estimulaciones EVG.

DESCRIPCIÓN DETALLADA

Las FIGs. 1 y 2 ilustran un posible ejemplo de la circuitería EVG que puede emplearse para llevar a cabo el procedimiento de la presente invención. El dispositivo 20 incluye una fuente de corriente galvánica variable en el tiempo que puede programarse mediante software utilizando un microcontrolador.

La FIG. 1 ilustra los componentes básicos de un ejemplo de dispositivo 20 de estimulación, que incluye una fuente de corriente constante basada en un amplificador operacional ("op-amp"). Se coloca un voltaje a través del cuero 10 cabelludo a través de los electrodos 4 y 6 y es medido por el amplificador 12 operacional. En la realización ejemplar, el amplificador 12 operacional puede ser un amplificador operacional de propósito general, un ejemplo del cual es el amplificador operacional de la serie LM741, que está ampliamente disponible comercialmente. La selección de un amplificador operacional apropiado estará dentro del nivel de habilidad en la técnica. Si el voltaje que regresa del cuero 10 cabelludo al pasador 2 (entrada inversora) del amplificador 12 operacional es diferente del voltaje de referencia 9V en el pasador 3 (entrada no inversora), el amplificador operacional toma de la entrada 18V a través del pasador 7 para aumentar la cantidad de voltaje de salida en el pasador 6, aumentando así la corriente a través del cuero 10 cabelludo para mantener un nivel de corriente constante. La resistencia 16 de carga es de 250 ohmios. El ajuste del potenciómetro 14 proporciona control de ganancia disminuyendo la entrada de voltaje en el amplificador 12 operacional en el pasador 2, controlando así la cantidad de corriente que fluye a través del cuero cabelludo. En la realización preferida, las entradas de 9V y 18V son proporcionadas por una o más baterías (no mostradas), o puede utilizarse un convertidor de DC convencional con las disposiciones de seguridad adecuadas.

El esquema de la FIG. 2 añade componentes de control al circuito 20 estimulador básico de la FIG. 1. El transistor 22, alimentado por la salida de modulación por ancho de pulsos (PWM) (MOSI (salida maestra/entrada esclava, pasador 5) de un microcontrolador 24 ATtiny13 (Atmel Corporation, San Jose, CA) o dispositivo similar, puede utilizarse para controlar la ganancia del estimulador. El PWM hace que el transistor extraiga más o menos del voltaje que entra en el amplificador 12 operacional (pin 2 ) a tierra, modulando así la cantidad de corriente que fluye a través del cuero cabelludo.

Por ejemplo, los componentes del dispositivo y cualquier interfaz externa estarán encerrados dentro de una carcasa 30 (mostrada en la ^f I^g . 5) con controles 32 de usuario apropiados para seleccionar los parámetros de estimulación según convenga. Obsérvese que se muestra una perilla meramente ilustrativa y que pueden utilizarse otros tipos de controles, incluyendo interruptores, botones, topes de presión, deslizadores, pantallas táctiles u otros dispositivos de interfaz. Los componentes de diseño opcionales que pueden añadirse para ampliar la funcionalidad del dispositivo incluyen un dispositivo de almacenamiento de memoria, tales como una tarjeta de memoria o una memoria de sólo lectura programable eléctricamente borrable (EEPROM), que permitirá registrar el tiempo, la duración y la intensidad de las estimulaciones. Esto puede lograrse programando el microcontrolador 24 para que emita un impulso de nivel lógico de 3,4 V (TTL (lógica de transistor-transistor)) desde la salida digital restante (MISO (entrada maestra/salida esclava, pasador 6) a una tarjeta de memoria digital segura (SD), EEPROM, unidad flash USB u otro dispositivo de almacenamiento de datos a través de un puerto apropiado en la carcasa del dispositivo. Adicionalmente, la entrada de 18V puede derivarse integrando una bomba de carga, o un convertidor elevador DC-DC, tal como el MAX629 o MAX1683 (no mostrado). Esta característica de diseño tendría la ventaja de reducir el tamaño del dispositivo al producir la entrada necesaria de 18 V a partir de baterías más pequeñas, que pueden ser desechables o recargables de iones de litio. Las características adicionales pueden incluir circuitos de comunicación inalámbrica, como es conocido en la técnica, para la programación y/o recopilación de datos desde un dispositivo informático remoto, que puede incluir un ordenador personal, teléfono inteligente o tableta.

Otras funciones para implementar EVG en la presente invención pueden incluir la capacidad de pulsar la corriente a intervalos y duraciones precisas, en una onda sinusoidal con amplitud y periodo ajustables, e incluso cambiar la polaridad a intervalos precisos.

Opciones adicionales para facilitar y/o mejorar la administración de EVG pueden incluir una capacidad de bioretroalimentación incorporada para ajustar los parámetros de estimulación para un efecto óptimo con base en señales generadas por sensores que monitorizan la actividad del sujeto y/o características biométricas, tales como movimiento, posición, frecuencia cardíaca, etc. Por ejemplo, el corazón en tiempo real medido por un sensor o monitor de frecuencia cardíaca puede utilizarse como entrada en el dispositivo EVG, desencadenando un ajuste automático de la frecuencia EVG sinusoidal a una fracción apropiada, posiblemente preprogramada, de la frecuencia cardíaca. Los datos en tiempo real sobre el movimiento o la posición del usuario, medidos por acelerómetros, también pueden utilizarse para controlar la estimulación, con el fin de mejorar la eficacia y la seguridad. Por ejemplo, el tratamiento podría interrumpirse si se detecta un movimiento excesivo o un cambio en la posición del usuario, o se puede alertar al usuario sobre cambios de posición que podrían tener efectos adversos. El sensor/monitor de frecuencia cardíaca y/o los acelerómetros pueden ser dispositivos independientes que se comunican con el dispositivo EVG a través de una conexión por cable o inalámbrica. Alternativamente, los sensores pueden incorporarse directamente al dispositivo EVG para formar un sistema que se puede portar de "detección y tratamiento". A medida que se desarrollan nuevos sensores y se adaptan a las tecnologías informáticas móviles para crear dispositivos sanitarios móviles portable "inteligentes", un dispositivo EVG de "detección y tratamiento" puede proporcionar una estimulación personalizada basada en una amplia gama de datos de sensores introducidos en el dispositivo.

La FIG. 3 ilustra esquemáticamente un prototipo ejemplar del dispositivo 40 implementado utilizando el microcontrolador de placa única 42 ARDUINO® Uno, ampliamente disponible en el mercado (Arduino, LLC, Cambridge, MA), que se basa en el microcontrolador ATmega328 (ATMEL® Corporation, San Jose, CA). El microcontrolador 42 incluye catorce pasadores digitales de entrada/salida (de los cuales seis pueden utilizarse como salidas de modulación por ancho de pulsos (PWM)), seis entradas analógicas, un resonador cerámico de 16 MHz, una conexión USB, un conector de alimentación, un cabezal ICSP y un botón de reinicio. La alimentación de DC de 14,8 V del circuito procede de las baterías 49. Por ejemplo, se utilizan cuatro baterías de iones de litio, cada una de las cuales proporciona 3,7 V (1300 mAh), y son preferiblemente recargables a través del puerto 51 de carga.

El PWM permite controlar con precisión la forma de onda de salida. En este caso, la forma de onda adopta un patrón repetitivo de media onda sinusoidal en una desviación positiva, como se muestra en la FIG. 4A. La frecuencia se ha predefinido en 0,5 Hz, pero puede ajustarse a un valor diferente mediante control manual o en respuesta a la entrada de un sensor, tal como un sensor de frecuencia cardíaca (véase, por ejemplo, la FIG. 5). El usuario puede controlar manualmente la amplitud ajustando el potenciómetro 48, lo que permite suministrar un rango de 0 a 14,8 V a los electrodos. Este ajuste puede efectuarse girando un mando, moviendo un deslizador (físicamente o a través de una pantalla táctil), o cualquier otro mecanismo de control de usuario conocido. Alternativamente, el ajuste del potenciómetro puede ajustarse automáticamente en respuesta a una señal de entrada de un sensor. El relé 44 comunica el ajuste de la tensión a una pantalla 45 gráfica para proporcionar una lectura del voltaje y/o corriente seleccionados.

Puede emplearse un relé 46 para invertir efectivamente la polaridad de la corriente con cada segundo impulso. El efecto de esto se muestra en la FIG. 4B, donde el patrón sinusoidal cambia de polaridad, generando así una forma de onda sinusoidal completa para producir periodos alternos de estimulación, del orden de 1 segundo de duración, en los electrodos 50L y 50R mastoideos izquierdo y derecho.

El dispositivo puede incluir opcionalmente un LED 52 de tres colores que proporciona una indicación visual de las condiciones del dispositivo, es decir, una guía de diagnóstico, tal como una indicación de que el dispositivo está funcionando correctamente o de que la batería requiere recargarse.

Los componentes de diseño opcionales pueden incluir una configuración de pantalla táctil que incorpore los controles del potenciómetro, una pantalla digital de voltaje y corriente, además de otros parámetros operativos y/o historial de uso. Por ejemplo, podría mostrarse la carga restante de la batería, las estadísticas de estimulación anteriores y las variaciones de la resistencia. Las características adicionales pueden incluir controles para alteraciones en la forma de onda, tales como el cambio de frecuencia y el cambio de tipo de onda (por ejemplo, cuadrada, pulso o ruido aleatorio). La plataforma de microprocesadores ARDUINO® (o cualquier plataforma similar) es idónea para incorporar el control por retroalimentación o el control manual de la frecuencia, la intensidad u otros parámetros de estimulación basados en una fuente de señal externa. Por ejemplo, la plataforma del microprocesador ARDUINO®, si está provista con capacidad BLUETOOTH®, puede controlarse de forma inalámbrica mediante un iPhone®, ANDROID®u otro teléfono inteligente, ordenador portátil o personal, tableta o dispositivo móvil, de modo que la pantalla táctil del dispositivo móvil pueda utilizarse para controlar y/o mostrar los parámetros de estimulación EVG en lugar de requerir una pantalla dedicada en el dispositivo. El dispositivo móvil también puede estar configurado para almacenar y analizar datos de estimulaciones anteriores, proporcionando tendencias y estadísticas sobre largos periodos de estimulación, tal como por ejemplo más de 6 meses. Las aplicaciones de este tipo podrían permitir a los programas supervisar y orientar a los usuarios sobre sus progresos y objetivos, destacando las medidas corporales y los cambios de peso en relación con los periodos de estimulación.

Una secuencia operativa ejemplar para el ejemplo de la FIG. 3 para efectuar una alteración de la composición de la masa corporal puede incluir los siguientes pasos:

1. Cuando se activa el interruptor 41 pulsador de alimentación, la(s) batería(s) 49 suministra(n) 5 voltios DC al microprocesador 42 a través de un regulador de 5 voltios y un fusible de 1 amperio (mostrado en la figura, pero no etiquetado por separado)

2. El LED 52 parpadeará tres veces en verde para indicar que la alimentación está "encendida". Si la luz azul parpadea, la batería necesita cargarse. Mientras se suministra el voltaje a los electrodos 50L y 50R, el LED 52 parpadeará en rojo a intervalos regulares, por ejemplo, de 30 segundos a un minuto.

3. El microprocesador 42 genera una onda de señal de media onda de 0,75 VCC. El amplificador amplifica el voltaje a 14,8 voltios. La onda sinusoidal completa medio ciclo en 1 segundo (es decir, la frecuencia de la onda sinusoidal es 0,5 Hz). El voltaje puede variarse mediante el potenciómetro 48 de 0 a 14,8 voltios. 4. Después de completar un medio ciclo, el relé 46 cambia la polaridad de los electrodos 50L, 50R y el microprocesador 42 envía otro medio ciclo. El relé 46 vuelve a cambiar de polaridad y continúa mientras la unidad esté "encendida". Esto envía una onda sinusoidal completa de hasta 14,8 VCC a los electrodos, con la oscilación de voltaje completa modulada por el potenciómetro 48.

5. Una pantalla 45 digital proporciona una indicación visual del voltaje y la corriente suministradas a los electrodos 50L, 50R. Según el tamaño y la complejidad de la pantalla, los valores de voltaje y corriente pueden mostrarse simultánea o alternativamente durante un breve periodo de tiempo, por ejemplo, 3 segundos.

Otras opciones del dispositivo pueden incluir controles de usuario para permitir que la corriente sea pulsada a intervalos y duraciones precisas, que se genere una onda sinusoidal con amplitud y periodo ajustables, y/o que cambie de polaridad a intervalos precisos. También pueden incluirse el control y la supervisión externos a través de un teléfono inteligente u otro dispositivo móvil, tal como se ha descrito anteriormente. Puede incluirse más capacidad de entrada y procesamiento para la interconexión y el control de retroalimentación a través de sensores externos o internos.

La FIG. 5 ilustra un electrodo 34 EVG ejemplar colocado en la piel detrás del pabellón de la oreja 36 izquierda, y sobre el procedimiento mastoideo izquierdo, de un sujeto que se va a tratar. El procedimiento mastoideo está representado por la línea 38 discontinua. El electrodo derecho (no se muestra) se colocaría del mismo modo en la piel, sobre el procedimiento mastoideo derecho y detrás del pabellón auricular derecho. Debe tenerse en cuenta que la colocación ilustrada de los electrodos se proporciona únicamente a modo de ejemplo. De hecho, la lateralidad de la aplicación de los electrodos, por ejemplo, electrodos precisamente sobre ambos procedimientos mastoideos, no se considera crítica, siempre que cada electrodo esté lo suficientemente cerca del sistema vestibular para aplicar la estimulación deseada. Los electrodos 34 están conectados al dispositivo 40 de estimulación (dentro de la carcasa 30) mediante cables 33. Los medios de control manual, ilustrados aquí como una simple perilla 32, pueden accionarse para controlar la corriente u otros parámetros. Como se ha descrito anteriormente, los medios de control alternativos incluyen un deslizador, una pantalla táctil, botones u otros dispositivos de control convencionales. Las señales de control externas, por ejemplo, una señal de un monitor 35 de frecuencia cardíaca, pueden introducirse en el dispositivo de forma inalámbrica, como se muestra en la ilustración, o mediante cables entre el sensor y el dispositivo. Pueden utilizarse electrodos tales como los electrodos de platino de 2*2 pulgadas ampliamente comercializados que se utilizan para la estimulación nerviosa eléctrica transcutánea (TENS) con el fin de minimizar cualquier posible irritación de la piel. Puede aplicarse un gel 37 conductor entre el cuero cabelludo del sujeto y la superficie de contacto de los electrodos para mejorar la conducción y reducir el riesgo de irritación cutánea.

La cantidad de corriente que recibe realmente el sujeto depende de la resistencia del cuero cabelludo (Icuero cabelludo =Velectrodos/Rcuero cabelludo), que puede variar cuando el usuario transpira, si cambia la posición del electrodo o si se pierde parcialmente el contacto con la piel. Parece que los niveles de corriente citados en la bibliografía sólo podrían alcanzarse si la resistencia del cuero cabelludo fuera mucho menor de lo que es en realidad. Las mediciones realizadas en conjunción con el desarrollo del procedimiento y el dispositivo inventivos indican que la resistencia trans-mastoideo suele estar entre 200 y 500 k-Ohm. Así, si un dispositivo EVG se utilizara realmente para suministrar 1 mA, el voltaje estaría entre 200 y 500 V de acuerdo con la ley de Ohm. Los dispositivos alimentados por baterías que suelen utilizarse para administrar la EVG sencillamente no son capaces de generar una salida de este tipo. De ahí que los informes existentes parezcan inexactos con respecto a la corriente real que se suministra en EVG.

Los diseños de la técnica anterior no tienen en cuenta la resistencia única del cuero cabelludo de cada sujeto y, por lo tanto, pueden no suministrar una corriente eficaz a cada paciente. En la presente invención, esta limitación puede superarse teniendo en cuenta la variabilidad de la resistencia del cuero cabelludo entre sujetos, así como compensando las fluctuaciones de la resistencia del cuero cabelludo que puedan producirse a lo largo del procedimiento. Para compensar los cambios leves y fluctuantes en la resistencia del cuero cabelludo durante la administración de corriente, el dispositivo EVG puede incluir un bucle de retroalimentación interna que compara continuamente la corriente deseada con la corriente real medida a través del cuero cabelludo y compensa automáticamente cualquier diferencia. Si Rcuero cabelludo aumenta, el Velectrodos aumenta para compensar. A la inversa, el voltaje disminuye cuando baja Rcuero cabelludo. Este bucle de compensación de retroalimentación dinámica proporciona una corriente constante a través del cuero cabelludo durante todo el procedimiento, independientemente de los cambios fluctuantes en la impedancia electrodo-cuero cabelludo.

La FIG. 6 ilustra el sistema vestibular del oído interno izquierdo. También se muestra la cóclea 68, que es el órgano periférico de la audición. Demuestra: los canales semicirculares anterior 62, posterior 67 y horizontal 63, que transducen los movimientos de rotación; y los órganos otolíticos (el utrículo 66 y el sáculo 65), que transducen la aceleración lineal y la gravedad. Sin pretender ceñirnos a ninguna teoría, se cree que los órganos otolíticos median en cualquier cambio en la composición de la masa corporal que evoca la EVG. El nervio 64 vestibulococlear (también conocido como octavo par craneal) está compuesto por el nervio coclear (que transporta las señales de la cóclea) y el nervio vestibular (que transporta las señales del sistema vestibular).

Validación

El rendimiento de la presente invención se evaluó mediante absorciometría de rayos X de energía dual (DXA), una técnica que se desarrolló originalmente para determinar la densidad mineral ósea (DMO) y ayudar en el tratamiento de la osteoporosis. Más recientemente, la técnica se ha ampliado para incluir el análisis de la masa grasa y la masa corporal magra, además de la DMO. La máquina DXA emite rayos X de alta y baja energía alternativamente que producen imágenes precisas y de alta calidad. El uso de un haz en abanico permite reducir los tiempos de exploración, de modo que las exploraciones pueden completarse en cuestión de segundos o minutos.

El principio básico de la adquisición de datos DXA se basa en las diferencias entre la atenuación del hueso y del tejido blando en los niveles de rayos X alto y bajo. A medida que el haz de rayos X atraviesa al sujeto, los detectores registran los distintos niveles de rayos X que son absorbidos por las estructuras anatómicas del sujeto. Los datos brutos de la exploración, que incluyen valores de tejido y hueso, se capturan y envían a un ordenador. Un algoritmo interpreta cada píxel y crea una imagen y una medición cuantitativa de los tejidos óseos y corporales.

Se realizaron exploraciones DXA de cuerpo entero utilizando un escáner DXAHOLOGIC® Discovery W™ para determinar la densidad mineral ósea, la masa magra y la grasa de cuerpo entero. La técnica tiene un error de precisión (1SD) del 3 % para la grasa corporal total y del 1,5 % para la masa magra. La precisión in vivo para la medición de la densidad ósea mediante la técnica DXA es de 0,5 -1,5 % en la columna lumbar y la desviación estándar de la densidad ósea de la columna lumbar es de 0,01 g/cm2. El riesgo de radiación asociado al protocolo propuesto utilizado es pequeño y en total acumulado es igual a 0,26 mSv para cada sujeto. Esta cantidad de exposición a la radiación es baja, normalmente inferior a la que se recibiría de un año de exposición natural, es decir, alrededor de 1,6 mSv.

Un dispositivo EVG comparable disponible comercialmente y vendido bajo la marca registrada VESTIBULATOR™ (Good Vibrations Engineering Ltd. de Ontario, Canadá) se ha utilizado previamente en varios estudios de investigación en otras instituciones. (Barnett-Cowan & Harris, 2009; Trainor et al., 2009.) Este dispositivo funciona con 8 baterías AA, por lo que el voltaje nunca puede superar los 12 V. De acuerdo con las especificaciones del fabricante, la corriente máxima que puede suministrar este dispositivo es 2,5 mA. La presente divulgación utiliza un dispositivo más fácil de usar (por ejemplo, la corriente suministrada puede ajustarse mediante un controlador (perilla, deslizador o similar) situado en el lateral de la carcasa, en comparación con el VESTIBULATOR™, donde un ajuste similar solo puede llevarse a cabo escribiendo primero una programación MATLAB® y cargándolo a distancia, a través de BLUETOOTH®, para reprogramar los ajustes del VESTIBULATOR™ )

Debido a las muy pequeñas corrientes utilizadas durante la EVG, se cree que la técnica es segura (Fitzpatrick & Day, 2004; Hanson, 2009). En particular, aunque la corriente eléctrica puede provocar arritmias cardíacas, incluida la fibrilación ventricular, el umbral para que esto ocurra se sitúa en el intervalo de 75 a 400 mA, muy por encima de los niveles de corriente que pueden suministrar los dispositivos EVG alimentados por batería. Además, los electrodos sólo se aplicarán en el cuero cabelludo, como se muestra en la FIG. 5, y en ninguna parte cerca de la piel sobre el pecho.

El calentamiento resistivo puede producirse con la estimulación eléctrica de alto voltaje de la piel. Sin embargo, el voltaje y la corriente (normalmente inferior a 1 mA) suministrados durante la EVG están muy por debajo de los niveles que plantean este riesgo. No obstante, pueden producirse irritaciones cutáneas debido a los cambios de pH. Esto puede mitigarse utilizando electrodos de platino de gran superficie (aproximadamente 2 pulgadas de diámetro) y geles conductores de aloe vera.

Puede ser deseable monitorizar la frecuencia cardiaca (FC) del sujeto para determinar la frecuencia cardiaca durante el tratamiento EVG. La frecuencia cardiaca puede entonces utilizarse para alterar la frecuencia del EVG sinusoidal de forma que se mantenga una cierta relación entre la frecuencia cardiaca y la frecuencia del EVG sinusoidal para evitar interferencias con la actividad barorreceptora. Por ejemplo, una relación de frecuencia EVG sinusoidal a frecuencia cardiaca de 0,5 sería adecuada.

Durante la administración de EVG, un electrodo de platino se adhiere a la piel sobre un mastoides y el otro electrodo se adhiere a la piel sobre el otro, como se muestra en la FIG. 5. Los electrodos pueden estar recubiertos de gel conductor que contenga aloe vera. El dispositivo se activa para suministrar una corriente de aproximadamente 0,1 mA (dada una resistencia transmastoide de unos 500 kOhm) con una forma de onda sinusoidal a 0,5 Hz. Un rango típico de corriente para el dispositivo sería alrededor de 0,001 mA a 5 mA. El sujeto debe permanecer sentado o tumbado durante toda la sesión para evitar contratiempos debidos a la alteración del equilibrio durante la estimulación vestibular. El dispositivo está configurado para detenerse automáticamente al cabo de una hora, pero el sujeto puede interrumpir el tratamiento antes si lo desea. El sujeto debe permanecer sentado hasta que su equilibrio haya vuelto a la normalidad, lo que debe ocurrir en un breve periodo de tiempo después de que se haya apagado el dispositivo EVG.

Ejemplo 1 - Mujer de 23 años

Los datos acumulados para un sujeto humano apoyan el uso de EVG como un enfoque eficaz para alterar la composición de la masa corporal para reducir la grasa corporal total y aumentar la masa muscular magra. El sujeto era una mujer hispana nacida en 1989 y en el momento del estudio tenía 23 años. Se administró un total acumulado de 20 horas de EVG entre el 8 de octubre de 2012 y el 7 de diciembre de 2012. Durante este periodo de dos meses, el sujeto recibió una hora de EVG cada día de estimulación. Ninguna sesión de EVG superó la hora en ningún día de estimulación.

Al inicio y al final del estudio (después de proporcionar una prueba de embarazo negativa), el sujeto se sometió a escáneres DXA como se ha descrito anteriormente. El primer escáner DXA se realizó el día de la primera sesión de EVG (antes de la sesión) y el segundo escáner se realizó cinco días después de la última sesión de EVG. Para garantizar un estado de hidratación constante, se indicó al sujeto que no hiciera ejercicio en las 12 horas siguientes a las exploraciones DXA y que se abstuviera de consumir alcohol, nicotina y bebidas con cafeína. La paciente declaró que se encontraba en la misma fase de su ciclo menstrual en el momento de cada exploración. El sujeto se cegó en cuanto a si estaba recibiendo un procedimiento experimental o placebo.

El EVG se administró utilizando el procedimiento bipolar binaural con un electrodo colocado en la piel sobre cada procedimiento mastoideo (véase la FIG. 5). Para administrar el estímulo se utilizó un aislador de estímulo lineal de World Precision Instruments (A395D), al que se impuso una forma de onda sinusoidal de 0,5 Hz mediante un generador de señales de BK Precision (modelo 4010A). El sujeto estuvo sentado con los ojos abiertos durante toda la administración. La resistencia transmastoidea aproximada del sujeto (tras preparar la piel con gel microabrasivo) era de aproximadamente 500 kOhmios. Para alcanzar el nivel de estimulación deseado, la corriente suministrada a lo largo de cada una de las sesiones de EVG fue de aproximadamente 0,1 mA. El sujeto declaró notar una sensación de balanceo durante cada sesión de estimulación. La paciente no modificó sus hábitos alimentarios ni hizo ejercicio durante el periodo de estudio. No tomaba ninguna medicación habitual.

El informe del escaneo DXA de línea de base se muestra en la FIG. 7. Antes del tratamiento, las pruebas indicaron que el sujeto tenía una grasa corporal total de 32947,4 g; un contenido mineral óseo (CMO) y una masa muscular magra totales combinados de 49799,3 g; y un porcentaje de grasa corporal del 39,8%. El segundo escaneo DXA realizado tras la conclusión del periodo de tratamiento arrojó los resultados mostrados en la FIG. 8. Los resultados posteriores al tratamiento indicaron un total de grasa corporal de 31839,9 g; un total combinado de CMO y masa muscular magra de 51890,4 g; y un porcentaje de grasa corporal del 38,0%. (El CMO es directamente proporcional a la DMO, que como se ha descrito anteriormente se utiliza en el diagnóstico de la osteoporosis).

Entre los dos escaneos, el BMC combinado y la masa muscular magra del sujeto aumentaron en 2091.1g y la grasa corporal total disminuyó en 1107.5g. En comparación con el escaneo de línea de referencia, esto representa un aumento de la masa muscular magra y el CMO combinados del 4,2 % y una disminución de la grasa corporal total del 3,4 %. La relación entre la grasa total y la masa muscular magra total combinada mejoró de 0,66 a 0,61. Los datos de este sujeto apoyan, por tanto, el procedimiento de utilizar EVG para alterar la composición de la masa corporal tal como se ha descrito.

El procedimiento inventivo se basa en un uso novedoso de la estimulación vestibular galvánica, para producir cambios fisiológicos en la composición de la masa corporal de un individuo humano. La aplicación de EVG, tal como se describe en el presente documento, simula algunos de los efectos de la hipergravedad, proporcionando un enfoque seguro, sencillo y sin fármacos para reducir la grasa corporal, aumentar la masa muscular magra e incrementar la densidad ósea. La sencillez del dispositivo y de su funcionamiento hace posible que cualquier persona que desee modificar la composición de su masa corporal, ya sea por motivos de salud, estéticos o de rendimiento deportivo, pueda administrarse la estimulación en la intimidad de su hogar. El dispositivo también puede utilizarse en un centro médico, como un consultorio, una clínica o un centro de fisioterapia, para tratar la obesidad y las enfermedades asociadas, tratar o prevenir la osteoporosis y ayudar en el entrenamiento físico o la recuperación de lesiones.

REFERENCIAS

Balaban CD, Yates BJ. 2004. Vestibulo-autonomic interactions: a teleologic perspective. In: Highstein SM, R. Fay RR, Popper AN, editores. Springer handbook of auditory research: the vestibular system. Nueva York: Springer-Verlag. p. 286-342.

Baloh RW, Kerber KA. Clinical neurophysiology of the vestibular system. Oxford University Press, Oxford, 2011.

Barak N, Greenway FL, Fujioka K, Aronne LJ, Kushner RF. Effect of histaminergic manipulation on weight in obese adults: a randomized placebo controlled trial. Int J Obes (Lond) 2008; 32: 1559-1565.

Barnett-Cowan M, Harris LR. Perceived timing of vestibular stimulation relative to touch, light and sound. Exp Brain Res 2009; 198: 221-231.

Bent LR, Bolton PS, Macefield VG. Modulation of muscle sympathetic bursts by sinusoidal galvanic vestibular stimulation in human subjects. Exp Brain Res 2006; 174: 701-711.

Bolton PS, Wardman DL, Macefield VG. Absence of short-term vestibular modulation of muscle sympathetic outflow, assessed by brief galvanic vestibular stimulation in awake human subjects. Exp Brain Res 2004; 154: 39-43.

Bowers RR, Festuccia WT, Song CK, Shi H, Migliorini RH, Bartness TJ. Sympathetic innervation of white adipose tissue and its regulation of fat cell number. Am J Physiol Regul Integr Comp Physiol 2004; 286: R1167-R1175.

Briney SR, Wunder CC. Growth of hamsters during continual centrifugation. Am J Physiol 1962; 203: 461­ 464.

Burton RR, Smith AH. Muscle size, gravity and work capacity. Proceedings of the XVI International Congress of Aviation and Space Medicine, Lisbon, Portugal 1967.

Burton RR, Smith AH. Adaptation to acceleration environments. In: Handbook of Physiology. Environmental Physiology. Bethesda, MD, Am Physiol Soc 1996, secc. 4, vol. II, cap. 40, p. 943-974.

Canonica PG. Effects of prolonged hypergravity stress on the myogenic properties of the gastrocnemius muscle. Masters dissertation, University of South Carolina 1966.

Craig AD. Mechanisms of thalamic pain. En: Henry JL, Panju A, Yashpal K, editores. Central neuropathic pain: focus on poststroke pain. Seattle: IASP Press. 2007 p. 81-99.

Craig AD. How do you feel - now? The anterior insula and human awareness. Nat Rev Neurosci 2009; 10: 59-70.

Carter JC, Ray CA. Sympathetic response to vestibular activation in humans. Am J Physiol Regul Integr Comp Physiol 2008; 294: R681-8.

Cavdar S, San T, Aker R, Sehirli U, Onat F. Cerebellar connections to the dorsomedial and posterior nuclei of the hypothalamus in the rat. J Anat 2001; 198: 37-45.

Denise P, Normand H, Wood S. 2006. Interactions among the vestibular, autonomic and skeletal systems in artificial gravity. En: Clement G, Bukley A, editores. Artificial gravity. Nueva York: Springer, p. 233-47.

Esposito A, Fistetto G, Di Cerbo A, Palmieri B. Aural stimulation as add-on to diet for weight loss: a preliminary clinical study. J Obes Wt Loss Ther 2012; 2.

Evans JW, Smith AH, Boda JM. Fat metabolism and chronic acceleration. Am J Physiol 1969; 216: 1468­ 1471.

Fitzpatrick RC, Day BL. Probing the human vestibular system with galvanic stimulation. J Appl Physiol 2004; 96: 2301-16.

Fuller PM, Warden CH, Barry SJ, Fuller CA. Effects of 2-G exposure on temperature regulation, circadian rhythms, and adiposity in UCP2/3 transgenic mice. J Appl Physiol 2000; 89: 1491-1498.

Fuller PM, Jones t A, Jones SM, Fuller CA. Neurovestibular modulation of circadian and homeostatic regulation: Vestibulohypothalamic connection? Proc Natl Acad Sci EE. UU. 2002; 99: 15723-15728.

Fuller PM, Jones TA, Jones SM, Fuller CA. Evidence for macular gravity receptor modulation of hypothalamic, limbic and autonomic nuclei. Neuroscience 2004; 129: 461-471.

Fuller PM, Baldwin KM, Fuller CA. Parallel and divergent adaptations of rat soleus and plantaris to chronic exercise and hypergravity. Am J Physiol Regul Integr Comp Physiol 2006; 290: R442-R448.

Gollnick PD, Sjoedin B, Karlsson J, Jansson E, Saltin B. Human soleus muscle: A comparison of fiber composition and enzyme activities with other leg muscles. Pfluegers Archiv 1974; 348: 247-255.

Grewal T, James C, Macefield VG. Frequency-dependent modulation of muscle sympathetic nerve activity by sinusoidal galvanic vestibular stimulation in human subjects. Exp Brain Res 2009; 197: 379-386.

Hammam E, James C, Dawood T, Macefield VG. Low-frequency sinusoidal galvanic stimulation of the left and right vestibular nerves reveals two peaks of modulation in muscle sympathetic nerve activity. Exp Brain Res 2011; 213: 507-514.

Hanson J. Galvanic vestibular stimulation: applied to flight training. 2009. Masters of Science in Electrical Engineering Thesis. California Polytechnic State University.

Hwa JJ, Fawzi AB, Graziano MP, Ghibaudi L, Williams P, Van Heek M, Davis H, Rudinski M, Sybertz E, Strader CD. Leptin increases energy expenditure and selectively promotes fat metabolism in ob/ob mice. Am J Physiol 1997; 272: R1204-1209.

Jaekel E, Amtmann E, Oyama J. Effect of chronic centrifugation on bone density in the rat. Anat Embryol 1977; 151: 223-232.

James C, Macefield VG. Competitive interactions between vestibular and cardiac rhythms in the modulation of muscle sympathetic nerve activity. Auton Neurosci 2010; 158: 127-131.

James C, Stathis A, Macefield VG. Vestibular and pulse-related modulation of skin sympathetic nerve activity during sinusoidal galvanic vestibular stimulation in human subjects. Exp Brain Res 2010; 202: 291-298. Karnath HO, Reich E, Rorden C, Fetter M, Driver J. The perception of body orientation after neckproprioceptive stimulation: Effects of time and of visual cuing. Exp Brain Res 2002; 143: 350-358.

Katovich M, Smith A. Body mass, composition, and food intake in rabbits during altered acceleration fields. J Appl Physiol 1978; 45: 51-55.

Keil LC. Changes in growth and body composition of mice exposed to chronic centrifugation. Growth 1969; 33: 83-88.

Khan S, Chang R. Anatomy of the vestibular system: a review. NeuroRehabilitation 2013; 32: 437-443. McGeoch PD. The modulation of central pain by vestibular stimulation and another study on human brain function. Doctoral thesis, University of Aberdeen, 2010.

McGeoch PD, Williams LE, Lee RR, Ramachandran VS. Behavioural evidence for vestibular stimulation as a treatment for central post-stroke pain. J Neurol Neurosurg Psychiatry 2008; 79:1 298-1301.

McGeoch PD, Williams LE, Song T, Lee RR, Huang M, Ramachandran VS. Poststroke tactile allodynia and its modulation by vestibular stimulation: a MEG case study. Acta Neurol Scand 2009; 119: 404-409.

Oyama J and Platt WT. Reproduction and growth of mice and rats under conditions of simulated increased gravity. Am J Physiol 1967; 212: 164-166.

Oyama J, Zeitman B. Tissue composition of rats exposed to chronic centrifugation. Am J Physiol 1967; 213: 1305-1310.

Petersen H, Magnusson M, Fransson PA, Johansson R. Vestibular disturbance at frequencies above 1 Hz affects human postural control. Acta Otolaryngol 1994; 114: 225-230.

Pitts GC, Bull LS, Oyama J. Effect of chronic centrifugation on body composition of the rat. Am J Physiol 1972; 223: 1944-1948.

Ray CA, Hume KM, Steele SL. Sympathetic nerve activity during natural stimulation of horizontal semicircular canals in humans. Am J Physiol Regul Integr Comp Physiol 1998; 275: R1274-R1278.

Roy RR, Roy ME, Talmadge RJ, Mendoza R, Grindeland RE, Vasques M. Size and myosin heavy chain profiles of rat hindlimb extensor muscle fibers after 2 weeks at 2G. Aviat Space Environ Med 1996; 67 (9): 854-858.

Sailesh KS, Mukkadan JK. Vestibular modulation of endocrine secretions - a review. Int J Res Health Sci 2014; 2(1): 0-0

St George RJ, Fitzpatrick RC. The sense of self-motion, orientation and balance explored by vestibular stimulation. J Physiol 2011; 589: 807-813.

Smith AH. Centrifuges: their development and use in gravitational biology. ASGSB Bulletin 1992; 5(2): 33-41. Smith AH, Kelly CF. Influence of chronic acceleration upon growth and body composition. Ann NY Acad Sci 1963; 110: 410-424.

Smith AH, Kelly CF. Biological effects of chronic acceleration Naval Res Rev 1965; 18: 1-10.

Smith AH, Sanchez O, Burton RR. Gravitational effects on body composition in birds. Life Sci Space Res 1975; 13: 21-27.

Sobhani I, Buyse M, Goiot H, Weber N, Laigneau JP, Henin D, Soul JC, Bado A. Vagal stimulation rapidly increases leptin secretion in human stomach. Gastroenterology 2002; 122: 259-263.

Sved AF, Ito S, Madden CJ. Baroreflex dependent and independent roles of the caudal ventrolaterl medulla in cardiovascular regulation. Brain Res Bull 2000; 51: 129-133.

Trainor LJ, Gao X, Lei JJ, Lehtovaara K, Harris LR. The primal role of the vestibular system in determining musical rhythm. Cortex 2009; 45: 35-43.

Voustianiouk A, Kaufmann H, Diedrich A, Raphan T, Biaggioni I, MacDougall H, Ogorodnikov D, Cohen B. Electrical activation of the human vestibulesympathetic reflex. Exp Brain Res 2005; 171: 251-261.

Warren LE, Horwitz BA, Fuller CA. Effects of 2G on lean and obese Zucker rats (Abstract). Fourteenth Annual Meeting Am Soc Gravitational and Space Biol. 1998.

Watson SRD, Colebatch JG. Vestibular-evoked electromyographic responses in soleus: a comparison between click and galvanic stimulation. Exp Brain Res 1998; 119: 504-510.

Claims (9)

REIVINDICACIONES

1. Un procedimiento cosmético para alterar la composición de la masa corporal en un sujeto humano, comprendiendo el procedimiento: aplicar estimulación vestibular galvánica (EVG) al sujeto colocando un electrodo en el cuero cabelludo del sujeto próximo a cada procedimiento mastoideo, en el que aplicar la EVG comprende aplicar una corriente dentro de un intervalo de 0,001 mA a 5 mA con una polaridad alterna binauralmente a través de los electrodos con una forma de onda sinusoidal de aproximadamente 0,5 Hz, en la que la EVG se aplica durante un período de tiempo predeterminado a un intervalo regular, y en el que el intervalo regular es diario, semanal o una combinación de los mismos.

2. El procedimiento cosmético de la reivindicación 1, en el que la EVG comprende una corriente que tiene un nivel constante.

3. El procedimiento cosmético de la reivindicación 2, en el que el nivel de corriente constante se mantiene mediante un bucle de retroalimentación adaptado para medir una resistencia a través del cuero cabelludo del sujeto y ajustar una salida de tensión para mantener el nivel de corriente.

4. El procedimiento cosmético de cualquier reivindicación precedente, en el que la corriente EVG tiene una frecuencia que es menor que la frecuencia cardíaca del sujeto.

5. El procedimiento cosmético de cualquier reivindicación precedente, en el que el EVG se ajusta en respuesta a la entrada de un sensor externo.

6. El procedimiento cosmético de la reivindicación 5, en el que el sensor externo detecta una actividad y/o características biométricas del sujeto y genera una señal correspondiente a la actividad o características biométricas detectadas.

7. El procedimiento cosmético de la reivindicación 6, que comprende además el ajuste de un parámetro de estimulación de la EVG en respuesta a la actividad o característica biométrica detectada.

8. El procedimiento cosmético de la reivindicación 7, en el que el sensor externo es un monitor de frecuencia cardíaca.

9. El procedimiento cosmético de la reivindicación 8, que comprende además ajustar una frecuencia de la EVG en respuesta a la señal del monitor de frecuencia cardíaca.