Original

Effects of vertical water immersion on the nervous system: a systematic review

J. Güeita-Rodríguez, S. Hoyas-Ávila, D. Palacios-Ceña, F. Molina-Rueda [REV NEUROL 2019;68:181-189] PMID: 30805916 DOI: https://doi.org/10.33588/rn.6805.2018331

OPEN ACCESS

Volumen 68 | Number 05 | Nº of views of the article 37.384 | Nº of PDF downloads 403 | Article publication date 01/03/2019

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Introducción Sujetos y métodos Criterios para la valoración de los estudios Estrategia de búsqueda para la identificación de los estudios Metodología de la revisión sistemática Resultados Calidad metodológica Discusión Variables de confusión Posibles limitaciones Consideraciones para futuras investigaciones

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ABSTRACT

INTRODUCTION Vertical immersion induces a variety of physiological responses in different body systems, depending on the properties of fluid mechanics, which are the basis that underpins aquatic therapy programs in different pathologies.

AIM To perform a systematic review to analyze and describe the effects that vertical immersion produces on the nervous system in healthy subjects.

SUBJECTS AND METHODS A systematic search of the existing literature was conducted in the databases BRAIN, PubMed, PEDro and Web of Science. Quality was methodologically assessed using the CASPe guideline and the level of evidence was categorized using the Oxford scale. A total of 12 articles were included, with a score range of 7-10 according to CASPe, levels of evidence 1b-2b and grade of recommendation B.

RESULTS All studies showed positive results to the different forms of exposure of vertical immersion in water and the summation of the stimuli used; no adverse effects were reported in any case.

CONCLUSIONS The vertical immersion in the water generates positive effects on cerebral blood flows, cortical activation, executive functions and the production of neurotrophins in healthy subjects. KeywordsAquatic therapy Fluid mechanics Nervous system Neurophysiology Systematic review Vertical immersion CategoriesNeurofisiología

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Introducción

La inmersión vertical en el agua induce una variedad de respuestas fisiológicas dependiendo de propiedades como la presión hidrostática, la temperatura, la viscosidad o la flotación [1]. La presión hidrostática produce un aumento del volumen sanguíneo central, reduciendo los volúmenes pulmonares y aumentando el trabajo respiratorio [2]. Este incremento del volumen sanguíneo central cardiovascularmente se traduce en un aumento de la presión venosa central, del volumen sistólico y del gasto cardíaco, y en una disminución de la frecuencia cardíaca [3]. La presión venosa central aumenta con la inmersión hasta el nivel de la xifoides [4]. Como resultado, se eleva la presión arterial, debido al aumento del llenado cardíaco y la disminución de la frecuencia cardíaca durante la inmersión vertical en agua termoneutral [5,6]. El volumen central de sangre aumenta aproximadamente 0,7 L (un incremento del 60%) durante la inmersión vertical hasta los hombros; un tercio de este volumen lo ocupa el corazón, y el resto, los grandes vasos de los pulmones [4].

Neuromuscularmente, la presión hidrostática combinada con otros factores estimula los receptores cutáneos, propioceptivos y barorreceptores, y permite la integración táctil y propioceptiva [2], la normalización del tono muscular y la mejora del equilibrio y el control postural en una gran variedad de trastornos neurológicos [7]. Gracias a la flotación se produce una descarga del peso corporal que permite, entre otras utilidades, una reeducación musculoesquelética más temprana de diversas patologías. Debido a los efectos de la turbulencia y la temperatura del agua se produce un aumento en el umbral del dolor, en la relajación y en el nivel de bienestar percibidos, así como una reducción de la ansiedad [3].

Por todo ello, la inmersión vertical en el agua se usa como argumentación fisiológica inicial de los programas de terapia acuática en trastornos ortopédicos y musculoesqueléticos [8], cardiovasculares y respiratorios [9-11], en geriatría [12,13] y en una amplia variedad de trastornos neurológicos [7,14,15]. Dado que en patología neurológica se produce un deterioro de las funciones sensorimotoras y cognitivas [16], la inmersión en el agua puede ser una propuesta eficaz y viable en el tiempo para mejorar la función cognitiva y el equilibrio al mismo tiempo. Estas propiedades de la inmersión vertical igualmente son la base del ejercicio acuático, el cual ha demostrado efectos beneficiosos, en comparación con el entrenamiento fuera del agua, sobre las funciones cerebrales en sujetos con esclerosis múltiple, como la regulación del factor neurotrófico derivado del cerebro (BDNF), e inducen la liberación de sustancias antiinflamatorias [17].

Actualmente, se tiene total conocimiento sobre la biomecánica en el agua, las respuestas cardiovasculares al ejercicio en el medio acuático, el consumo de oxígeno o incluso el procesamiento del dolor [18]. No obstante, se considera que existe un conocimiento limitado sobre las respuestas del cerebro durante la inmersión vertical en el agua, en reposo o durante la sumación de estímulos sensorimotores o cognitivos. Hasta ahora se han realizado diferentes revisiones sistemáticas acerca de los beneficios de la terapia acuática en diferentes poblaciones con trastornos neurológicos, tanto adultos como infantiles [7,15,19,20]. En todos los trabajos se relacionan los efectos del ejercicio terapéutico en el agua con la mecánica de fluidos que ofrece dicho medio, pero no existe ningún trabajo de revisión, en nuestro conocimiento, que describa los efectos de la inmersión vertical en el agua sobre la fisiología del cerebro.

El propósito de esta revisión sistemática es analizar y describir los efectos de la inmersión vertical en el agua sobre la actividad cerebral en sujetos sanos.

Sujetos y métodos

Criterios para la valoración de los estudios

Tipo de estudios: se consideraron ensayos controlados y aleatorizados, cuasi experimentales o estudios de cohortes.
Tipo de participantes: se estudiaron los estudios que incluyesen sujetos mayores de 18 años sin trastornos o patologías del aparato locomotor, cardiovascular, respiratorio y neurológico.
Tipo de intervención: se buscaron trabajos que realizasen inmersión vertical con la cabeza fuera del agua, en reposo o en combinación con otros estímulos.
Tipo de medidas de resultados: los estudios incluidos debían evaluar los efectos de la inmersión vertical sobre las funciones cerebrales en relación con parámetros de volumen y velocidad de flujo sanguíneo o de actividad cortical.

Asimismo, se establecieron los siguientes criterios de exclusión: estudios que realizasen inmersión total en el agua sin tener superficie de contacto, inmersiones en el agua enfocadas a entrenamiento deportivo, y que evaluasen la repercusión de la inmersión vertical en otros sistemas diferentes al neurológico.

Estrategia de búsqueda para la identificación de los estudios

Se realizó una búsqueda sistemática entre octubre y diciembre de 2017, y se seleccionaron los artículos que estuviesen publicados en inglés o en castellano desde 2007. Las bases de datos consultadas fueron BRAIN, PubMed, Physiotherapy Evidence Database (PEDro) y Web of Science.

La metodología de búsqueda incluyó los siguientes términos de búsqueda: ‘water immersion’ AND ‘cerebral’ OR ‘brain’. Las bases de datos y la búsqueda manual se complementaron con rastreo de citas de todas las publicaciones que se identificaron como relacionadas con la cuestión de partida de esta revisión.

Metodología de la revisión sistemática

Dos revisores de manera independiente (J.G.R. y S.H.A.) seleccionaron los títulos y resúmenes de la búsqueda inicial para obtener los artículos relevantes, descartando duplicados y excluidos. Se examinaron versiones completas en caso de que hubiera dudas previas a la inclusión. Los artículos se incluyeron tras el acuerdo de ambos revisores y, en caso de conflicto, se contó con la opinión de un tercer revisor (F.M.R.).

La calidad metodológica de los estudios incluidos se evaluó mediante la guía CASPe [21], y el nivel de evidencia y el grado de recomendación se categorizaron mediante la escala Oxford [22]. Para facilitar el informe de los resultados, los estudios se agruparon de acuerdo con su tipo de inmersión, por ejemplo, inmersión en reposo o inmersión más estímulos activos o pasivos.

Posteriormente, un autor realizó la extracción de datos (S.H.A.), recopilando información sobre los participantes, el tipo de inmersión en el agua, las medidas de resultado y los principales resultados de los artículos incluidos. Dos autores (J.G.R. y F.M.R.) verificaron la información recopilada.

Esta revisión ha seguido un control de calidad atendiendo a las recomendaciones de la declaración PRISMA [23].

Resultados

La búsqueda identificó 722 artículos, y se excluyeron 179 por estar duplicados, 514 se suprimieron por título y resumen, y 17 por no cumplir los criterios de inclusión. Finalmente, se incluyeron 12 artículos en la revisión. El proceso de inclusión y las razones de exclusión pueden verse en la figura.

Figura. Diagrama de flujo.

Del total de 143 participantes, 31 fueron mujeres y 112 hombres. La edad de los participantes osciló entre 19 y 30 años.

Se identificaron tres diferentes tipos de inmersión vertical en los 12 artículos analizados. Cuatro estudios realizaron la inmersión vertical en reposo [24-27], otros cuatro incluyeron de manera propositiva una tarea motora (caminar o correr en cinta sin fin) o cognitiva (vigilancia auditiva o visual) durante la inmersión vertical [28-31], y los cuatro restantes añadieron a la inmersión vertical una estimulación sensorial (estimulación sensorial eléctrica o táctil por flujo laminar de agua) [32-35].

Los tiempos de exposición a la inmersión vertical variaron desde los cinco minutos hasta la hora de duración. Las posiciones verticales variaron desde bipedestación a sedestación. La temperatura de la piscina osciló entre 28 y 42 °C, con variaciones respecto a la temperatura ambiente: cinco estudios presentaron temperaturas del entorno inferiores a la del agua [25,26,28,31,35], cuatro mantuvieron las temperaturas iguales [24,32-34], tres no recogieron datos ambientales [27,29,30] y ninguno presentó temperaturas del entorno superiores a las del agua.

Las medidas de resultado más utilizadas en los artículos incluidos fueron la presión arterial sistólica, la presión arterial diastólica, la frecuencia cardíaca, el gasto cardíaco y el volumen sistólico, las cuales se midieron con la fotopletismografía [24,25,29,32]. La actividad cortical como respuesta a la inmersión se evaluó mediante espectroscopia funcional de infrarrojo cercana [24,26], potenciales evocados somatosensoriales [32] y potenciales evocados motores [33-35]. La espectroscopia funcional de infrarrojo cercana midió la actividad cortical en el área primaria motora, el área primaria somatosensorial, el área parietal de asociación y el área motora suplementaria, entre otras. Los potenciales evocados somatosensoriales evaluaron los inputs somatosensoriales, y los potenciales evocados motores midieron la excitabilidad cortical y los circuitos intracorticales.

La flujometría Doppler se usó para medir el flujo sanguíneo cerebral [24,26], y la ecografía transcraneal [25,29,30], para medir las velocidades del flujo de las arterias cerebrales.

La respuesta de conductancia y el nivel de conductancia de la piel [31], junto con el número de errores en el reconocimiento de tareas auditivas [28], fueron las medidas usadas para evaluar los cambios en las funciones ejecutivas. La cantidad de neurotrofinas se midió mediante analíticas de sangre [27].

La tabla detalla el análisis de todos los artículos incluidos.

Tabla. Comparativa entre estudios.
	Estudio	Sujetos	Intervención	Profundidad	Posición	Instrumentos	Frecuencia/dosis	Tiempo	Temperatura	Resultados
Inmersión en reposo	Sato et al [24]	9 varones sanos de 20-26 años (edad media: 21,8 años)	Inmersión en reposo	A nivel de la cadera	Sentados con el tanque vacío, mientras se llena y lleno	fNIRS para las respuestas corticales, flujometría Doppler para el flujo sanguíneo cerebral, fotopletismografía para medir la presión arterial sistólica y diastólica y la FC		5 min en cada posición	34 °C dentro y fuera del agua	↑ OxyHb en S1, M1, AAP y SMA (p < 0,01)
	Carter et al [25]	9 varones sanos de 24,6 ± 2 años	Inmersión en reposo	A nivel de la aurícula derecha	De pie dentro o fuera del agua, con los brazos en una plataforma a la altura del corazón	Fotopletismografía para medir la presión arterial media, la FC, el GC y el VS. Ecografía transcraneal pulsada de 2 MHz para las velocidades del flujo de las arterias cerebrales. Ecografía de 10 MHz para el diámetro y la velocidad de la carótida		10 min de reposo, 7 min durante el llenado del tanque, y posterior vaciado del mismo	30 °C dentro del agua y 26 °C fuera	↑ MCAV y PCAV (p < 0,05)
	Sato et al [26]	9 varones sanos de 20-26 años (edad media: 21,8 años)	Inmersión en reposo	A nivel de la xifoides	Sentados	fNIRS para la concentración de OxyHb		15 min de llenado, 5 min de exposición y 5 min de vaciado	34 °C dentro del agua y 30 °C fuera	↑ OxyHb en S1, corteza parietal posterior, SMA y M1 (p < 0,05)
	Kojima et al [27]	8 varones sanos de 25,4 ± 3,3 años	Inmersión en el agua en reposo	Hasta el nivel del cuello	Sentados	ECG, centrifugación de la sangre para los hematocritos		10 min de reposo, 20 min de inmersión más 30 min después para mediciones	35 °C en agua neutra y 42 °C en agua caliente	↑ BDNF (p < 0,05)
Inmersión más estímulo activo	Schaefer et al [28]	22 sujetos: 12 hombres y 10 mujeres sanos de 24,3 ± 5,24 años y 1 mujer de 73 años con deterioro cognitivo leve	Inmersión en el agua y realización de una tarea cognitiva de escucha al mismo tiempo	A nivel de la apófisis xifoides	Sentados fuera del agua o inmersos para la tarea cognitiva o la doble, y de pie para la tarea motora sola	Medición del área de equilibrio a partir de los datos cinéticos en la placa de apoyo y el software BioAnalysis. Número de fallos para evaluar la tarea cognitiva	Audio a una frecuencia de 1,6 Hz	12 semanas de estudio con 90 s de escucha y 90 s en posición de pie	30 °C dentro del agua y 24 °C fuera	↓ errores de escucha (p < 0,002) y ↑ control postural (p < 0,001)
	Pugh et al [29]	15 sujetos: 8 hombres y 7 mujeres sanos de 26 ± 4 años	Inmersión en el agua con la realización simultánea de ejercicio	A nivel de la aurícula derecha	De pie dentro o fuera del agua, con los brazos en una plataforma a la altura del corazón	Fotopletismografía para medir la presión arterial media, el GC y el VS. Ecografía transcraneal pulsada de 2 MHz para la velocidad del flujo de las arterias cerebrales	Dar pasos (100 latidos/min)	5 min en reposo de llenado, 20 min de ejercicio de inmersión, 5 min en reposo de vaciado	30 °C dentro del agua	↑ MCAV, PCAV y presión arterial media (p < 0,05). ↑ FC (p < 0,001)
	Parfitt et al [30]	11 sujetos: 7 mujeres y 4 hombres sanos de 27 ± 5 años	Inmersión en el agua con ejercicio sobre cinta de correr	A nivel de la mitad del muslo, de la cresta ilíaca y del apéndice xifoides	De pie, corriendo sobre una cinta sin fin	Ecografía transcraneal pulsada de 2 MHz para la velocidad del flujo de las arterias cerebrales. La FC se controló mediante telemetría	Caminar: En tierra: 6 km/h aumentando 1 km/h cada 2 min hasta 12 km/h En el agua: 4 km/h aumentando igual hasta 10 km/h	1 h, de la cual 15-25 min eran de ejercicio	32 °C	↑ MCAV (p < 0,05)
	Sato et al [31]	14 sujetos: 7 hombres y 7 mujeres sanos de 19-24 años	Inmersión en el agua realizando el test de Stroop de forma simultánea	A nivel de la axila	Sentados, con la mano izquierda en una mesa sobre el nivel del agua	ECG, SCR y SCL para medir el sistema nervioso autónomo	Reconocimiento semántico de letras y colores	15 min	28 ± 1 °C fuera del agua y 34 ± 1 °C dentro	↓ SCR y SCL (p < 0,05)
Inmersión más estímulo pasivo	Sato et al [32]	10 varones sanos de 21,8 ± 2,5 años	Inmersión en reposo con estimulación eléctrica del nervio mediano	A nivel axilar	Sentados fuera del agua o inmersos con la parte proximal del brazo derecho inmerso	PES para medir la actividad cortical	Estimulación eléctrica de 0,2 ms a 3 Hz	30 min	30 °C dentro y fuera del agua	↓ P25 (p < 0,001) y P45 (p < 0,05) en región parietal, ↓ P45 (p < 0,001) en región central
	Sato et al [33]	15 varones sanos de 21,7 ± 0,4 años	Inmersión en reposo con estimulación del primer interóseo dorsal	A nivel axilar	Sentados fuera del agua o dentro con el brazo a nivel en la superficie del agua	TMS para la estimulación y PEM para medir la activación cortical	RMT: TMS para generar PEM de al menos 50 µV en 3-6 ensayos sucesivos AMT: TMS para provocar PEM de 200 µV en el 50% de los ensayos	15 min	30 °C dentro y fuera del agua	↑ PEM (p < 0,01)
	Sato et al [34]	8 varones sanos de 19-25 años	Inmersión en reposo de todo el cuerpo frente a inmersión en reposo de todo el cuerpo con estimulación de flujo de agua en los miembros inferiores	A nivel axilar	Sentados en un sillón reclinable	TMS para la estimulación y PEM para medir la activación cortical	Velocidad del flujo: 8-1 m/s RMT: TMS que genera PEM de al menos 50 µV en 5-10 ensayos sucesivos AMT: TMS que provoca PEM de 200 µV en el 50% de los ensayos	15 min cada ensayo	30 °C dentro y fuera del agua	↑ PEM con flujo de agua (p < 0,05)
	Sato et al [35]	3 varones sanos en experimento 1 de 20-22 años, 10 hombres sanos en experimentos 2, 4 y 6 de 19-25 años; 8 y 9 de estos últimos sujetos en experimentos 3 y 5	Inmersión en agua con flujo de agua sobre la mano inmersa por completo y TMS	Inmersión de la mano derecha completa únicamente	Sentados en posición relajada, con el brazo izquierdo en un soporte al lado del cuerpo y el derecho inmerso en un tanque	TMS para la estimulación y PEM para medir la activación cortical	RMT: intensidad de TMS para provocar PEM de al menos 50 µV en 5-10 ensayos sucesivos AMT: intensidad de TMS para provocar PEM de 200 µV en el 50% de los ensayos	15 min cada ensayo	29 ± 1 °C fuera del agua y 33 ± 1 °C dentro	↑ PEM (p < 0,05)
AAP: área de asociación parietal; AMT: umbral motor activo; BDNF: factor neurotrófico derivado del cerebro; ECG: electrocardiografía; FC: frecuencia cardíaca; fNIRS: espectroscopia funcional de infrarrojo cercano; GC: gasto cardíaco; M1: área primaria motora; MCAV: velocidad de flujo de la arteria cerebral media; OxyHb: oxihemoglobina; PCAV: velocidad de flujo de la arteria cerebral posterior; PEM: potenciales evocados motores; PES: potenciales evocados somatosensoriales; RMT: umbral motor de reposo; S1: área primaria somatosensorial; SCR: respuesta de conductancia de la piel; SCL: nivel de conducción de la piel; SMA: área motora suplementaria; TMS: estimulación magnética transcraneal; VS: volumen sistólico.

Los efectos de la inmersión en el agua sobre los flujos circulatorios cerebrales se analizaron en tres de los estudios [25,29,30], que mostraron que la inmersión en el agua, sumada o no a estímulos externos, produce un aumento en la velocidad del flujo sanguíneo cerebral dependiente de la profundidad.

Los efectos de la inmersión en el agua sobre la actividad cortical se analizaron en varios trabajos [24,26,32-35]. Sus resultados mostraron que la inmersión induce un aumento de la actividad específica del sitio en áreas sensoriales y motoras, debido a las diferencias de demandas en las distintas funciones cerebrales, y que la modulación de la excitabilidad cortical es dependiente de la intensidad del estímulo añadido. Cuatro de los trabajos combinaron la inmersión vertical en el agua con diferentes estímulos, como flujos laminares, estímulos eléctricos y estimulación magnética transcraneal [32-35]; no obstante, los efectos descritos sobre la actividad cortical también fueron referidos por autores que realizaron únicamente inmersión vertical [24,26].

Los efectos de la inmersión en el agua sobre las funciones ejecutivas se analizaron en dos trabajos [28,31], los cuales describieron una disminución de errores en el reconocimiento de una tarea mental (vigilancia auditiva) [28] y una disminución de la actividad simpática inducida por la inmersión vertical, si bien, en este caso, los cambios no influyeron en el rendimiento de la función ejecutiva [31].

Los efectos neuroprotectores de la inmersión en el agua se evaluaron en un trabajo [27], que mostró un aumento en las concentraciones de neurotrofinas beneficiosas para la salud cerebral durante la inmersión vertical, principalmente cuando se aumentó la temperatura del agua.

Calidad metodológica

Todos los estudios presentaron una puntuación total entre 7 y 10 en la escala CASPe. El nivel de evidencia para todos los trabajos se evaluó como nivel 2b, excepto el de Pugh et al [29], con nivel 1b. El grado de recomendación de los trabajos fue B.

El defecto metodológico más común fue el cegamiento de pacientes, evaluadores y clínicos, pues sólo el estudio de Kojima et al lo realizó [27]. Cuatro estudios no aleatorizaron las muestras [24-26,28].

Discusión

A tenor de los resultados, existen varias formas de inmersión para evaluar cambios en las respuestas cerebrales: la inmersión en el agua en reposo, la inmersión en el agua con estimulación propositiva (motora o cognitiva) y la inmersión en el agua con estimulación externa (estimulación eléctrica o flujos laminares de agua).

Los estudios incluidos en esta revisión sistemática mostraron principalmente efectos positivos sobre la vascularización cerebral, la actividad cortical (somatosensorial y motora), las funciones ejecutivas y la producción de factores neuroprotectores, sin presentar en ningún caso efectos adversos.

Respecto a la vascularización cerebral, se produce un aumento de la velocidad de flujo sanguíneo cerebral gracias a la inmersión vertical en reposo [25] o combinada con ejercicio [30,31]. Carter et al midieron velocidades de flujo en las arterias cerebrales medias y posteriores mientras se realizaba inmersión vertical sin ejercicio [26]. Pugh et al [29] realizaron inmersión con ejercicio. Los hallazgos de ambos trabajos muestran que la inmersión tuvo un impacto sobre las variables hemodinámicas, con incremento principalmente de la velocidad de flujo sanguíneo cerebral en ambas arterias respecto al grupo fuera del agua, tanto si se realizaba ejercicio como si se estaba en reposo. Parfitt et al [30] estudiaron además la influencia de la intensidad del ejercicio y la profundidad de la inmersión. Encontraron que la inmersión y el ejercicio en el agua en intensidades bajas (caminar) provocaban la misma velocidad del flujo sanguíneo cerebral que fuera con un ejercicio de intensidad moderada (correr). Sin embargo, la profundidad de la inmersión aumentó la frecuencia cardíaca, mientras que la velocidad del flujo cerebral se mantuvo estable, con una velocidad de ejercicio también estable.

La mitad de los estudios [24,26,32-35] incluidos en esta revisión sistemática respalda la influencia de la inmersión vertical sobre la actividad cortical en participantes sanos en posición sentada. Dos de ellos [24,26] estudiaron los efectos de la inmersión vertical en reposo, y el resto, en combinación con estímulos pasivos eléctricos y flujos laminares sobre determinadas estructuras sumergidas. Sato et al [24] mostraron un aumento de la actividad cortical con aumento de concentraciones de hemoglobina oxigenada en áreas corticales específicas motoras (área primaria motora), sensoriales (área primaria somatosensorial) y parietales asociativas tras la inmersión en el fémur. El aumento en los niveles de hemoglobina oxigenada podría indicar cambios en la actividad cortical motivados por los inputs somatosensoriales, pues la inmersión en el agua constituye una estimulación somatosensorial multimodal (táctil, presión y térmica). Sato et al estudiaron de nuevo la especificidad del sitio respecto a los incrementos de concentraciones de hemoglobina oxigenada cortical inducidos por la inmersión [26], apuntando que los cambios corticales pueden atribuirse a los inputs somatosensoriales debidos a la presión hidrostática. La actividad cortical podría haber tenido patrones de activación específicos del sitio debidos a las diferentes demandas de cada función neural, pues no se ha descartado aún que estas actividades puedan simplemente reflejar el incremento de transporte de oxígeno, acompañado de un incremento en el retorno venoso motivado por la inmersión.

Varios trabajos sugieren que la presión hidrostática también influye sobre el sistema nervioso autónomo [26,28,31]. Durante la inmersión hasta los hombros, se desplaza el volumen de sangre periférica a la región torácica, aumentando el volumen sanguíneo central y el volumen sistólico [36,37]. Se incrementa así la presión dentro de las estructuras venosas y arteriales, y se estimulan los barorreflejos, que se cree que elevan el tono vagal y la conducción parasimpática [37,38]. Esta hipótesis se refuerza por la variabilidad de la frecuencia cardíaca, la presión arterial, el cortisol en plasma y las concentraciones de aldosterona estando en agua termoneutral, en comparación con tierra [37]. Las concentraciones de hemoglobina oxigenada se correlacionan positivamente con la actividad nerviosa simpática [39,40], pues se han visto descensos en los lóbulos frontales tras inmersiones breves [24,26].

La espectroscopia funcional de infrarrojo cercana aparece como una medida eficaz para evaluar los cambios en la hemoglobina oxigenada orientados a mejorar la actividad cortical, pues dichos cambios están correlacionados con la actividad eléctrica cerebral provocada por estímulos auditivos, visuales y somatosensoriales [41].

Siguiendo con los efectos sobre la actividad cortical, en dos de los estudios se midió el efecto de la inmersión sobre los potenciales evocados en respuesta a la estimulación eléctrica. Sato et al [32] registraron una disminución de los potenciales evocados somatosensoriales de corta latencia, lo cual sugiere que la inmersión ejerce un ‘efecto puerta’ sobre los potenciales evocados somatosensoriales provocados por estimulación del nervio mediano, y, por tanto, influye sobre el procesamiento cortical de inputs somatosensoriales. El mismo autor, un año después, evaluó qué ocurría sobre los potenciales evocados motores, y encontró un aumento de su amplitud, lo que indica que la inmersión reduce la inhibición aferente de latencia corta y larga al modular los inputs aferentes [33]. Sin embargo, la inhibición y facilitación intracorticales fueron iguales antes, durante y después de la inmersión.

El grupo de Sato [34,35] continuó analizando los efectos de la inmersión vertical sobre los potenciales evocados motores, esta vez tras aplicar estimulación magnética transcraneal en respuesta a estímulos producidos de manera añadida. En este caso añadieron un flujo laminar de agua, pues la conclusión de sus trabajos previos era que sensorialmente había cambios de procesamiento, pero no motrizmente, debido a la baja intensidad del estímulo. La estimulación fue de la misma intensidad en ambos estudios. Pero, en el primero, el flujo se aplicaba a los miembros inferiores con el paciente inmerso hasta la axila [34], mientras que en el segundo trabajo sólo estaba inmerso el brazo y el flujo se aplicaba a la palma de la mano derecha [35]. Se registró un aumento en la amplitud de los potenciales evocados motores en ambos estudios. La inmersión y el flujo laminar en los miembros inferiores indujeron un aumento de la excitabilidad corticoespinal y una disminución de la inhibición intracortical. La inmersión y el flujo laminar sólo en la mano generaron los mismos cambios que la inmersión hasta la axila en cuanto a excitabilidad corticoespinal e inhibición intracortical, pero además aumentaron la facilitación intracortical. En ambos trabajos, la inmersión sola no generó ningún cambio en la excitabilidad corticoespinal ni en los circuitos intracorticales, lo que confirmó su hipótesis de que hacen falta estímulos mayores para provocar cambios en la excitabilidad de la corteza motora primaria. Estos argumentos pueden contribuir a reforzar los beneficios terapéuticos de la terapia acuática, la cual suma el movimiento como estímulo mayor a la inmersión en todo tipo de dolencias.

Los efectos de la inmersión vertical combinada con estímulos activos sobre las funciones ejecutivas de sujetos sanos fueron analizados en dos de los estudios incluidos [28,31]. Schaefer et al [28] encontraron menos errores en el grupo acuático durante la realización de la prueba de mantener la postura mientras realizaba una tarea cognitiva, lo que sugirió una menor interferencia en el agua que fuera de ella; eso es contrario a lo que hipotetizaron los autores al inicio del estudio. Una razón por la cual los errores de escucha no fueron mayores en el agua que fuera, a pesar de la actividad cerebral sensorimotora potencialmente más alta [32], puede ser un cambio en el impulso neuronal parasimpático subyacente, como se apuntó con anterioridad [36-38]. Conociendo el efecto de la inmersión sobre la activación parasimpática y la disminución simpática, Sato et al [31] quisieron conocer la relación entre el sistema nervioso autónomo y la realización de funciones ejecutivas durante la inmersión, pues consideraban contradictoria la baja actividad simpática con la realización de tareas ejecutivas. Sus hallazgos reflejaron que la inmersión disminuye la respuesta simpática (respuesta y nivel de conductancia de la piel disminuidos), pero sin afectar al desempeño de la función ejecutiva (test de Stroop adecuado).

Únicamente el estudio de Kojima et al [27] analizó directamente el efecto de la inmersión sobre la producción de neurotrofinas, y mostró un aumento del BDNF con inmersión en el agua caliente en reposo. Son bien conocidos los efectos del ejercicio terapéutico sobre la liberación de factores neuroprotectores, en la síntesis de neurotransmisores o en la neurogénesis, inducidos inicialmente por un aumento del gasto cardíaco. El ejercicio es una práctica habitual para promocionar la salud, como prevención secundaria en poblaciones neurológicas adultas y pediátricas, que minimiza las consecuencias secundarias [42]. Sin embargo, Kojima et al [27] hallaron que el incremento del BDNF tras la inmersión en reposo fue inducido por el aumento de la temperatura corporal, pues expuso a los sujetos a 20 minutos de inmersión a 35 y 42 °C, lo que posibilitó la liberación de neurotrofinas incluso cuando no se puede hacer ejercicio en el agua.

Variables de confusión

El diseño diferente de los estudios, y el uso de intervenciones diferentes y de medidas de resultados diferentes dificultan la comparación de los resultados. En varios estudios no se describen las intervenciones de forma adecuada, como el control de la temperatura.

Posibles limitaciones

No hay ensayos clínicos robustos, lo que implica que la calidad metodológica no es la más alta posible. No todos los estudios analizan el tamaño del efecto. Se deberán interpretar cuidadosamente los resultados de estos estudios de forma individual, debido a la variedad de protocolos de exposición y de medidas de resultados empleados.

Consideraciones para futuras investigaciones

Se necesitan ensayos clínicos robustos, con la mayor calidad metodológica posible, controlando factores de confusión y homogeneizando las medidas de resultados, para facilitar la tarea de comparación entre ellos y poder proporcionar datos robustos sobre las intervenciones comparándolas entre sí.

En conclusión, esta revisión sistemática aporta una evidencia preliminar acerca de los efectos positivos que generan los distintos tipos de inmersión vertical, sobre los flujos circulatorios cerebrales, la activación cortical, las funciones ejecutivas y la liberación de neurotrofinas. Además, ningún estudio presentó efectos secundarios a la inmersión. Sin embargo, la falta de ensayos clínicos y la variabilidad en los tipos de inmersión y en la forma de estimulación (somatosensorial, motora o cognitiva) sugieren futuros estudios con mayores muestras, e incluyendo población con afectación neurológica.

Dilucidar los procesos cerebrales inducidos por la inmersión vertical y los efectos del procesamiento de otros estímulos dentro del agua ayudará a delinear los mecanismos de procesamiento cerebral y facilitará el desarrollo de mejores intervenciones terapéuticas en el agua para los pacientes neurológicos.

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Effects of vertical water immersion on the nervous system: a systematic review

Introduction. Vertical immersion induces a variety of physiological responses in different body systems, depending on the properties of fluid mechanics, which are the basis that underpins aquatic therapy programs in different pathologies.

Aim. To perform a systematic review to analyze and describe the effects that vertical immersion produces on the nervous system in healthy subjects.

Subjects and methods. A systematic search of the existing literature was conducted in the databases BRAIN, PubMed, PEDro and Web of Science. Quality was methodologically assessed using the CASPe guideline and the level of evidence was categorized using the Oxford scale. A total of 12 articles were included, with a score range of 7-10 according to CASPe, levels of evidence 1b-2b and grade of recommendation B.

Results. All studies showed positive results to the different forms of exposure of vertical immersion in water and the summation of the stimuli used; no adverse effects were reported in any case.

Conclusions. The vertical immersion in the water generates positive effects on cerebral blood flows, cortical activation, executive functions and the production of neurotrophins in healthy subjects.

Key words. Aquatic therapy. Fluid mechanics. Nervous system. Neurophysiology. Systematic review. Vertical immersion.

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