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  PENSAR Y SENTIR
UNIVERSIDAD DE ANTIOQUIA












Introducción


En el registro de la actividad eléctrica cortical, es una herramienta que permite evaluar los procesos cognitivos y emocionales en el cerebro. Esta técnica ha sido ampliamente utilizada para describir marcadores biológicos en poblaciones sanas y en aquellas con alteraciones cognitivas o comportamentales. El Grupo de Neurociencias de Antioquia ha desarrollado diferentes proyectos, orientados a describir las diferencias en los procesos cerebrales en patologías como el Déficit de Atención e Hiperactividad, la enfermedad de Parkinson y la enfermedad de Alzheimer. Igualmente, ha trabajado en la descripción de los componentes del procesamiento emocional en excombatientes del conflicto armado colombiano. Los resultados de estos proyectos han permitido avanzar en la búsqueda de nuevas técnicas para la detección temprana de alteraciones en las funciones cerebrales.

¿Cómo pensamos lo que pensamos y sentimos lo que sentimos?


El sistema nervioso es la estructura del cuerpo que nos permite interactuar y relacionarnos con nuestro entorno. Está dividido en dos partes: Sistema Nervioso Central, conformado por el cerebro, el tallo cerebral y la médula espinal, y el Sistema Nervioso Periférico, compuesto por los nervios y los ganglios autónomos y somáticos.

Los estímulos captados por los órganos de los sentidos (ojos, nariz, boca, piel, etc.) viajan a través de un grupo de axones llamados nervios periféricos. Estos llevan la información a la médula espinal, desde donde ascienden por diferentes tractos hacia el tallo cerebral y el cerebro. La médula espinal se encuentra distribuida a lo largo del tronco, dentro del canal vertebral, lo que le permite no solo recibir toda la información del cuerpo (información sensitiva), sino también llevar los mensajes desde el cerebro a cada una de las partes del cuerpo y a las extremidades (información motora). La médula espinal es considerada la gran autopista del sistema nervioso, con cientos de vías ascendentes (que vienen de los órganos de los sentidos) y descendentes (con información enviada por el cerebro).

Arriba de la médula se encuentra el tallo cerebral, el cual está dividido en bulbo raquídeo, protuberancia y médula. El tallo cerebral está encargado de controlar las funciones vitales del cuerpo. Desde allí salen las señales que nos permiten respirar y coordinar los latidos del corazón. El mesencéfalo es la estructura más cercana al cerebro y está formado principalmente por las vías que vienen y van al cerebro.

Una vez la información ingresa al cerebro es recibida por el tálamo, conocido como la gran terminal del sistema nervioso, encargado de distribuirla a las diferentes áreas cerebrales para su procesamiento. El cerebro se encuentra dividido en dos hemisferios (derecho e izquierdo) y cinco lóbulos (frontal, parietal, occipital, temporal e ínsula). Cada uno de los lóbulos tiene funciones específicas en el procesamiento de los estímulos y en la relación con el medio.

En el lóbulo occipital se encuentra el área visual primaria, encargada de procesar los estímulos visuales que llegan al tálamo, descomponiéndolos en tamaño, forma y color. Es decir, cuando observamos una casa lo primero que reconoce el cerebro no es una casa, sino un objeto grande, de forma cúbica y con algunos colores; tienen que participar otras estructuras para poder darle el nombre y reconocerlo como "casa".

En el cerebro, cada uno de los estímulos es enviado desde el tálamo a las áreas sensitivas primarias, encargadas de procesarlos; es así como el área olfativa procesa la información olfativa, el área sensitiva primaria recibe el tacto, la presión y la temperatura, y el área auditiva primaria percibe todo lo que escuchamos.

La ruta de la memoria y el pensamiento


Una vez que los estímulos han sido procesados, esta información es llevada a las áreas asociativas, en donde se agrupa la información auditiva, visual y táctil de cada uno de los objetos del entorno. A partir de este momento tenemos objetos, con forma, tamaño, color, olor y textura, pero aún el cerebro no sabe si los conoce o no o cuál es el nombre que tiene asociado a ellos. ¿En dónde se realiza este proceso? En un región llamada formación hipocampal.

La formación hipocampal se encarga de diferentes procesos, entre los que se encuentran la familiaridad de los objetos, el análisis semántico, el almacenamiento y la evocación de la información. Cuando un objeto es familiar, es decir, cuando ya había sido percibido antes, se da una activación de la corteza perirrinal, que lo identifica y etiqueta. En nuestro ejemplo de la casa, esta estructura se encarga de decir que ese objeto cúbico, con tamaño grande y de textura rugosa, ya había sido visto y que existe un nombre para él en el cerebro, aunque aún no sepa cuál es.

¿Cuál es entonces la estructura encargada de nombrar los objetos familiares? La corteza entorrinal, con ayuda del hipocampo, se encarga de agrupar las características de los objetos conocidos y ver otras posibles relaciones que tenga. Es así como el objeto grande, cúbico, de cierto color y textura, que hemos visto previamente, puede ser asociado con la palabra casa y a partir de allí con otros conceptos, como de quién es la casa, donde está ubicada y quiénes viven allí.

Si hay alguna información nueva en el estímulo, por ejemplo, un cambio de color o de reforma, el hipocampo se encarga de actualizar esta información agregando una nueva descripción, es decir, se encarga de almacenar la nueva información en el cerebro, al igual que las nuevas características (lo que llamamos contenido semántico). Si no hay una característica nueva, simplemente se almacena el hecho de haberla percibido, en un registro de tiempo que lleva el cerebro y que se conoce como información episódica.

Otra de las funciones del hipocampo es la evocación de la información. Todos los conceptos almacenados en el cerebro pueden ser evocados por el hipocampo, ya sea para ser expresados a través del lenguaje, o simplemente para mantenerlos en el pensamiento. ¿De qué depende entonces que recordemos más fácilmente un concepto u otro? Principalmente de dos factores: de la cantidad de características asociadas (entre más información tengamos del concepto u objeto más fácil será evocarlo) y de la valencia o relevancia emocional que tenga el concepto a evocar.

La ruta de la emoción y el comportamiento


La relevancia o importancia de un estímulo, en función de la adaptación del individuo al entorno, es lo que se conoce como valencia emocional. Cuando un estímulo o fenómeno ayuda al individuo a adaptarse al entorno, es reconocido en el cerebro como positivo, y viceversa. Por otra parte, una situación puede ser más o menos positiva o negativa, y eso es lo que conocemos como arousal o relevancia. Dependiendo de la valencia y la relevancia del estímulo, el cerebro actuará de una forma u otra para procesar y responder ante el mismo.

La estructura responsable de determinar estas características es la amígdala, un conjunto de núcleos de neuronas ubicada en la parte profunda de los lóbulos temporales.

La amígdala está dividida en regiones, y la activación de cada una de ellas permite la identificación de los fenómenos agradables y desagradables. Incluso ha sido relacionada con el reconocimiento de emociones en las otras personas, como tristeza, rabia, asco y alegría.

La amígdala posee un gran número de conexiones con el resto del cerebro, lo que le permite no solo influir en el procesamiento de la información, acelerando o haciendo más importante algo, sino también generar respuestas auntonómicas en la identificación de situaciones con relevancia alta.

Un ejemplo de esto es la frialdad que recorre nuestro cuerpo ante una situación de amenaza. Imaginémonos que caminamos en medio de la noche por un callejón oscuro y de repente un perro aparece ladrando y corriendo hacia nosotros. Una vez que los sentidos captan al estímulo y que este es enviado al cerebro, la amígdala analiza esta información, la clasifica como con valencia negativa y le da una relevancia alta. Inmediatamente dos rutas nuevas se crean; la primera se dirige al hipotálamo, el cual se encarga de enviar una señal de alarma a todo el cuerpo para preparar la huida. Esta vía explica por qué nuestras pupilas se dilatan para poder ver mejor la amenaza, que la piel se erice como señal de alarma, que el corazón lata más rápido para que la sangre fluya y los músculos se contraigan para la huida.

Una segunda vía viaja al lóbulo frontal, el cual se encarga del control y regulación de los comportamientos, igual que de los procesos de atención y planeación de tareas. Este lóbulo debe analizar la situación, evaluar las posibles opciones de huida, organizar las acciones y ejecutarlas para hacer frente a la amenaza. Para realizar esta función, estructuras como la corteza anterior del cíngulo y la ínsula se convierten en un apoyo fundamental.

¿Cómo podemos evaluar estos procesos?


Cada una de las estructuras mencionadas anteriormente cuenta con una gran cantidad de células que son conocidas como neuronas.

Las neuronas están conformadas por soma (cuerpo), dendritas y axón; estas células se encuentran distribuidas a lo largo y ancho del cerebro comunicándose entre sí. La sinapsis es la estructura que sirve para que las neuronas se comuniquen, utilizando unas sustancias químicas (los llamados neurotransmisores), cuya función es transmitir mensajes de una neurona a otra.

Cuando un nuevo mensaje llega a la neurona, se genera un potencial eléctrico de acción en el axón de la neurona, lo que permite que se propague la información a otras neuronas vecinas, a través de la sinapsis. Las fases de este potencial de acción son conocidas como despolarización, repolarización, hiperpolarización y estado de reposo. En la producción del impulso nervioso es necesario el intercambio de iones entre la neurona y el medio que la rodea (espacio extracelular).

Cuando un grupo de neuronas, en áreas cerebrales específicas, comparten una información común, generan un intercambio de moléculas cargadas eléctricamente (iones), y este intercambio es de tal magnitud que es posible registrar la energía producida ubicando electrodos (pequeños botones de metal) en el cuero cabelludo. Al registro de la actividad eléctrica, producida por el intercambio de iones en un grupo de neuronas, durante un proceso o actividad cerebral, se le conoce como electroencefalografía.

La Electroencefalografía Clínica (EEG) es la encargada del estudio de la actividad eléctrica de las neuronas. Esta técnica nos permite evaluar el estado general del cerebro y saber cómo reacciona frente a situaciones de estrés, como luces parpadeantes o estados sin oxígeno. Igualmente, es ideal en el diagnóstico de pacientes con epilepsia y trastornos del sueño.

Otra de las técnicas son los potenciales relacionados con eventos, en la cual se registra la actividad eléctrica cerebral durante la realización de una tarea cognitiva específica. Durante una tarea, los sujetos deben realizar algún tipo de actividad cognitiva controlada, bien sea cálculos mentales o pruebas de memoria, estar atentos a un objeto o hacer algún pequeño movimiento frente a una situación determinada. Generalmente, la persona se coloca en una cámara especial, aislada de ruidos y luces externas, mientras ejecuta la tarea, programada en un computador, respondiendo con un dispositivo previamente sincronizado.

En estos experimentos se tienen dos computadores: uno registra la actividad eléctrica del sujeto, es decir, muestra la información que están captando los electrodos, y el otro se encarga de presentar los estímulos (ya sean imágenes o sonidos). Cada vez que un estímulo es presentado en el computador de estimulación, este envía un mensaje al de registro para que puedan estar sincronizados; este paso es muy importante para evaluar posteriormente los datos.

Una vez obtenidos los datos, tenemos como resultado una línea de tiempo con los cambios de voltaje y unas marcas que nos indican el instante en el que el sujeto percibió los estímulos. Para saber qué cambios produjo el estímulo en el sujeto, simplemente le restamos a la actividad eléctrica posterior al estímulo la actividad anterior al mismo y así obtendremos la actividad que produjo el estímulo y quitamos la de base. En otras palabras, si el sujeto estaba pensando en los deberes del colegio y le presentamos una casa, la actividad preestímulo serán los deberes del colegio y la posestímulo estará conformada por la casa y los deberes. Si hacemos la resta indicada, obtendremos que "deberes menos deberes" se cancela y solo nos quedará la actividad que produjo la casa.

Los electrodos captan los cambios de voltaje en el cerebro a una velocidad tan rápida como un dato cada 0.001 segundos (s), lo que nos permite conocer en escala de milisegundos (ms) todo lo que en él ocurre. Es así como sabemos que la llegada de la información visual tarda solo 100 ms (0.1 s) en llegar al área visual primaria; que reconocer una cara, o la emoción en ella, tarda solo 170 ms, y que para almacenar o evocar un estímulo el cerebro se tarda solo 300 ms.

¿En qué campos se aplican estas técnicas?


En el Grupo de Neurociencias de Antioquia, esta técnica se ha utilizado para identificar marcadores preclínicos en diferentes patologías y procesos cognitivos. Los marcadores preclínicos son fenómenos o factores que nos permiten identificar cambios o alteraciones en un proceso biológico antes de que aparezca un síntoma o enfermedad. En el caso de la enfermedad de Alzheimer, en la cual los pacientes desarrollan inicialmente problemas de memoria y luego un deterioro progresivo de sus habilidades mentales y funcionales, se han utilizado para buscar cambios en los procesos de memoria que antecedan a los olvidos. En pacientes sanos, pero que presentan una mutación genética que indica que van a desarrollar la enfermedad, se ha encontrado que durante el proceso de almacenamiento de la información, especialmente entre los 200-300 ms, presentan una menor actividad en la región frontal del cerebro, en comparación con aquellos que no tienen la mutación. Este fenómeno pareciera indicar que los pacientes que se van a enfermar de Alzheimer no pueden acceder a la ayuda de ciertas áreas cerebrales para reconocer objetos familiares, lo cual dificulta la capacidad para identificar cuáles fenómenos han ocurrido y cuáles no. Igualmente, se ha observado en estos pacientes que las neuronas encargadas del almacenamiento de la información presentan un menor grado de sincronización en su actividad, lo que podría explicar en parte los olvidos en algunos tipos de información.

Aunque hasta el momento no existe una cura para la enfermedad de Alzheimer, sí se están desarrollando algunos medicamentos que pueden disminuir el tiempo de inicio de la enfermedad y retrasar un poco la progresión de la misma. Cuando estos medicamentos estén a disposición, los biomarcadores ayudarán a identificar cuáles serían las personas más indicadas para recibirlos.

Otro de los campos en los que se ha utilizado esta técnica es en la descripción del procesamiento de la información con contenido emocional en excombatientes de los grupos armados ilegales, reinsertados a la vida civil mediante el programa de la Alta Consejería para la Reinserción. Evaluando a través de potenciales evocaciones la actividad cerebral de excombatientes ante estímulos de caras con expresiones de alegría y rabia, e imágenes de situaciones positivas y negativas, se lograron identificar diferencias en estos sujetos frente a personas que nunca han estado en situación de combate militar. Estos trabajos lograron identificar que los excombatientes eran capaces de identificar la valencia emocional de las situaciones sociales (es decir, si son negativas o positivas), pero mientras para las personas control (personas de comparación) el impacto era bajo con respecto a las situaciones neutrales, para los excombatientes la importancia era mucho mayor, pues presentaban una mayor reactividad frente a la información emocional. Igualmente, se logró identificar que, a nivel cerebral, los sujetos que nunca habían estado en combate procesaban de manera diferente las caras con expresiones de alegría y las de rabia, es decir, existía una modulación en la actividad eléctrica que diferenciaba ambos estímulos. Al evaluar este fenómeno en excombatientes no se encontró dicha modulación, lo que sugiere que estos sujetos procesan estos dos tipos de información sin hacer ninguna diferencia.

Conclusiones


El proceso de registro y análisis de la actividad eléctrica cerebral se convierte día a día en una herramienta útil en la exploración y evaluación de los procesos cerebrales, permitiendo dilucidar sus características cada vez más. Asimismo, el avance en las investigaciones en este campo abrirá nuevas puertas para el abordaje y el tratamiento de las diferentes patologías que afectan al sistema nervioso.




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