Los investigadores de Biología de la Universidad Noruega (UMB) y Forschungszentrum Jülich, en Alemania, han desarrollado un nuevo método para análizar en detalle la actividad eléctrica del cerebro.
El método, publicado recientemente en la revista Neuron, puede ayudar a médicos e investigadores a interpretar mejor las señales de las células cerebrales. A su vez, esto puede llevar a pasos importantes en pos de la interpretación, por ejemplo, de las mediciones del EEG, y en el diagnóstico y tratamiento de diversas enfermedades cerebrales.
Los investigadores y los doctores han estado midiendo e interpretando la actividad eléctrica generada por las neuronas desde 1875. Los médicos durante años han adquirido conocimientos prácticos considerables en relación a la forma de las señales de diferentes enfermedades cerebrales, como la epilepsia. Sin embargo, hasta hace poco tenían escaso conocimiento de cómo se forman estas señales en la red de células nerviosas.
«Basándonos en los métodos de la física, las matemáticas y la informática, así como en la potencia de cálculo de la supercomputadora Stallo, en Tromsø, hemos desarrollado detallados modelos matemáticos que revelan la conexión entre la actividad neuronal y la señal eléctrica registrada por un electrodo», explica el profesor Gaute Einevoll, de la facultad de Matemáticas y Tecnología (IMT) en la UMB.
Micrófonos a una multitud
El problema de la interpretación de las señales eléctricas, medidas por medio de electrodos en el cerebro, es similar al de interpretar las medidas de las señales de sonido con un micrófono en una multitud de personas. Al igual que toda la gente hablan al mismo tiempo, las neuronas tampoco paran de enviarse señales unas a otras.»
Los electrodos registran los sonidos de toda esta completa orquesta de células nerviosas que lo rodean, y hay numerosos contribuyentes, un milímetro cúbico puede contener hasta 100.000 neuronas.
Graves y agudos
De forma análoga a los graves y agudos en una pista de sonido, las señales eléctricas de alta y baja frecuencia se van distinguiendo en el cerebro.
«Este proyecto se ha centrado en las señales de baja frecuencia, llamadas «potencial de campo local«, o simplemente LFP. Hemos encontrado que si las células nerviosas están parloteando aleatoriamente entre ellas y fuera de sincronización, el alcance de los electrodos se queda corto, de manera que sólo puede recibir las señales de las neuronas a menos de 0,3 milímetros de distancia. No obstante, cuando las células nerviosas están hablando al mismo tiempo y sincronizadas, el rango puede ser mucho más amplio», explica Einevoll.
Un gran potencial de tratamiento
Una mejor comprensión de las señales eléctricas cerebrales puede influir directamente en el diagnóstico y tratamiento de enfermedades como la epilepsia.
«Los electrodos ya han sido utilizados para medir la actividad neuronal relacionada con las convulsiones de los pacientes con epilepsia, así como en la planificación de procedimientos quirúrgicos. En el futuro, las señales LFP se medirán con electrodos implantados que podrían detectar el ataque de una epilepsia inminente y poder detenerlo mediante la inyección de una corriente eléctrica adecuada», continuó Einevoll.
«Una técnica similar se utiliza en muchos pacientes de Parkinson, a los que se han implantado electrodos quirúrgicamente, para evitar temblores», añadía Klas Pettersen, Iivestigador de la UMB.
Einevoll y Pettersen también han descrito el tratamiento de pacientes con parálisis, por fractura de la médula espinal, como otra área potencial donde se puede utilizar este método.
«Cuando un paciente está paralizado, las células nerviosas de la corteza cerebral continúan enviando señales, pero éstas no llegan a los músculos, y el paciente es, por tanto, incapaz de mover los brazos o las piernas. A traves del correcto seguimiento de dichas neuronas y del reenvío de las señales, por ejemplo, a un brazo robot, el paciente puede ser capaz de controlar y dirigir sus pensamientos», señala Einevoll.
El Grupo de Neurociencia Computacional de la UMB ya ha establecido contactos con grupos de investigación clínica en EE.UU. y Europa, para seguir investigando sobre el uso de este enfoque en el tratamiento del paciente.
Referencia y más información: EurekAlert.org, 12 diciembre 2011, contacto: Profesor Gaute Einevoll
Fuentes:
– Norwegian University of Life Sciences .
– Instituto de Neurociencia y Medicina (INM-6) Centro de Investigación Juelich .
– Grupo de Neurociencia Computacional en la UMB .
– Organización de neurociencias computacionales .
– Internacional de Coordinación Neuroinformática Facility (INCF) .
Traducido por Pedro Donaire
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