Reseña científica realizada por el equipo profesional de Neurocom Group Colombia.

Edgar Peña Rodríguez-Director Científico

Laura Jualiana Dueñas-Neurotrainer

Bogotá, 12 de marzo de 2019

Las áreas subcorticales del cerebro, situadas en sus zonas más profundas, siguen siendo un misterio. Los científicos son conscientes del papel crítico que desempeñan en la actividad motora, emocional y asociativa, pero no saben con precisión cómo funcionan. Una serie de enfermedades graves están directamente relacionadas con estas áreas, como el síndrome de Parkinson, el síndrome de Tourette y los trastornos obsesivo-compulsivos (TOC). Los tratamientos existentes para regular y medir la actividad de las áreas subcorticales son altamente invasivos y, a veces, funcionan sin que nosotros realmente sepamos cómo. Investigadores de la Universidad de Ginebra (UNIGE), Suiza y la Universidad de Colonia (Alemania) decidieron ver si un método no invasivo, la electroencefalografía (EEG), podría emplearse junto con algoritmos matemáticos para medir esta actividad cerebral externamente. Probaron por primera vez que esta técnica es capaz de registrar señales que generalmente solo se ven al implantar electrodos en el cerebro. Los resultados, publicados en Nature Communications, allanan el camino para nuevas aplicaciones clínicas de precisión.

Es muy difícil estudiar y acercarse a las áreas subcorticales que se encuentran en la parte más profunda del cerebro. Sabemos que dos estructuras clave en estas áreas, el tálamo y el núcleo accumbens, se comunican entre sí y con la corteza, para controlar la activación motora, emocional y asociativa (pensamiento de nivel superior) , a través de oscilaciones eléctricas. «Una disfunción en esta comunicación causa enfermedades muy graves en los seres humanos, como la de Tourette y el TOC, que generalmente comienzan en la adolescencia cuando finaliza el desarrollo del cerebro, así como la enfermedad de Parkinson», explica Christoph Michel, profesor en el Departamento de Neurociencias básicas en la Facultad de Medicina de UNIGE.

Los tratamientos actuales, basados en la estimulación cerebral profunda, son altamente invasivos: implantar electrodos en el centro del cerebro, que son pulsados eléctricamente por un estimulador externo. «Aunque esta técnica ha demostrado ser efectiva en la enfermedad de Parkinson, desafortunadamente no funciona igual para el TOC y el síndrme de Tourette», dice Martin Seeber, investigador del Departamento de Neurociencias Básicas y el primer autor del estudio.

Una técnica de análisis establecida y verdaderamente no invasiva.

Para mejorar los tratamientos existentes, se ha vuelto esencial entender cómo funcionan estas zonas subcorticales y cómo se comunican. Sin embargo, las enfermedades mencionadas anteriormente solo afectan a los humanos y sufren de modelos animales insuficientes. Dado que la implantación de electrodos es una técnica extremadamente invasiva, se requería de otro método para aumentar el número de sujetos estudiados. «Naturalmente, pensamos en el EEG, que registra la actividad eléctrica del cerebro usando 256 electrodos colocados en el cuero cabelludo», continúa Michel, pero, ¿es realmente posible medir la actividad cerebral profunda desde fuera del cráneo?

En colaboración con un equipo encabezado por la profesora Veerle Visser-Vanderwalle, neurocirujana de la Universidad de Colonia, los investigadores de UNIGE pudieron medir y registrar la actividad eléctrica de las áreas subcorticales de cuatro pacientes con TOC y pacientes de Tourette , a quienes se les administraron implantes de electrodos. Al mismo tiempo, estos individuos estaban equipados con un EEG ya que los científicos midieron la actividad de las mismas áreas desde la superficie. «Los algoritmos matemáticos que desarrollamos nos permitieron interpretar con precisión los datos proporcionados por el EEG y determinar de dónde procedía la actividad cerebral», dice Seeber. ¿Y el veredicto? Los resultados se correlacionaron perfectamente. «Al obtener señales altamente similares a las de los implantes, finalmente probamos que el EEG de superficie se puede usar para ver lo que está sucediendo en la parte más profunda del cerebro sin tener que ingresar directamente», dice el profesor Michel.

La puerta está abierta a nuevos tratamientos de precisión.

«Ahora que sabemos que el EEG se puede usar para analizar las zonas subcorticales», continúa Seeber, «podemos tratar de entender cómo se comunican entre sí y con la corteza, con la esperanza de que podamos entender mejor las causas de enfermedades como la de Tourette y el TOC ”. Los científicos también están interesados en utilizar la técnica para mejorar los métodos de tratamiento actuales, basados en el reequilibrio de las interacciones de la red mediante una descarga eléctrica muy leve. También les gustaría aplicarlos a otras enfermedades como la obesidad, la adicción o el Alzheimer. «Por último, esperamos que con el tiempo podamos estimular las áreas profundas del cerebro desde la superficie a través de un tratamiento electromagnético, eliminando los implantes de electrodos en el cerebro de una vez por todas», concluye el profesor Michel.


Referencia: Seeber, M., Cantonas, L.-M., Hoevels, M., Sesia, T., Visser-Vandewalle, V., & Michel, C. M. (2019). Subcortical electrophysiological activity is detectable with high-density EEG source imaging. Nature Communications, 10(1), 753. https://doi.org/10.1038/s41467-019-08725-w