Investigadores demuestran que las ondas cerebrales pueden escucharse en modo AM y FM, como en la radio

A través de un estudio sobre la enfermedad de Parkinson, realizado por investigadores del Centro Integral de Neurociencias HM CINAC, del Centro Aldo Ravelli del Departamento de Ciencias de la Salud de la Universidad de Milán, y de la Universidad de Trieste, se ha puesto de manifiesto que las ondas cerebrales pueden escucharse en modo AM y FM como sucede en una radio. Esta investigación, que ha sido publicada en la revista ‘Nature Partner Journals Parkinson’s Disease’, puede contribuir al conocimiento del patrón de las alteraciones cerebrales en esta patología, proporcionando el desarrollo de nuevas estrategias terapéuticas.

Hasta la fecha, la actividad cerebral estudiada se centraba en la modulación de amplitud de los distintos componentes del espectro de sus frecuencias, de manera análoga a la que utilizan las radios de los coches cuando las sintonizamos en modo AM (modulación de amplitud). Los autores también utilizaron el análisis de modulación de frecuencia (FM), obteniendo resultados que revelan la existencia de dos canales de información y dos códigos diferentes en el funcionamiento de los complejos sistemas neuronales del cerebro humano.

Dr. Guglielmo Foffani, coordinador de Investigación de HM CINAC, investigador financiado por la Fundación “la Caixa”, y firmante de la investigación, ha manifestado que, "además de la importancia para poder comprender las alteraciones que subyacen a los trastornos de la enfermedad de Parkinson, los resultados de este estudio nos permiten sentar las bases de forma más general para establecer un análisis combinado de los modos AM y FM que nos van a ayudar a definir los estados cerebrales de las poblaciones de neuronas”.

“La capacidad de procesar información sensorial y producir acciones motoras está regulada por los estados de reposo neurofisiológicos de las redes cerebrales en la salud y la enfermedad. Un gran número de neuronas que interactúan entre sí generan oscilaciones espontáneas que se mueven entre distintos estados, lo que afecta a las respuestas neurales y conductuales”, aclara el Dr. Guglielmo Foffani. “Estas oscilaciones” – prosigue – son captadas por los potenciales de campo local (LFP) a escala mesoscópica, que reflejan la contribución de múltiples fuentes de corriente distribuidas por las poblaciones de células del tejido cerebral”. 

La investigación ahora publicada pone de manifiesto que las relaciones que unen a estos dos códigos son biológicas. El modo FM resulta ser más informativo y preciso en la definición del estado de las neuronas. De cara al futuro, la comunidad médica debe replantearse el modo de escucha de la actividad de las poblaciones neuronales utilizando una forma combinada a través del uso del modo FM y AM. La escucha de las poblaciones neuronales en un solo modo puede impedir la percepción de todos los mensajes ya que cada modalidad de transmisión presenta características complementarias entre sí. Como en la radio, el modo FM puede ser mucho más preciso y menos susceptible al “ruido” eléctrico y las interferencias.

Los estados cerebrales en la salud y la enfermedad se definen por la potencia o modulación espontánea de la amplitud (AM) de las oscilaciones neuronales en bandas de frecuencia específicas. “Por el contrario, el posible papel de la modulación espontánea de la frecuencia (FM) en la definición de los estados cerebrales fisiopatológicos sigue sin estar claro” – Dr. Guglielmo Foffani – “En esta investigación – añade – “planteamos la hipótesis de que las dinámicas espontáneas AM y FM de las oscilaciones LFP codifican conjuntamente los estados fisiopatológicos en el cerebro humano y para poder probarla analizamos los LFP registrados a través de electrodos de estimulación cerebral profunda en el núcleo subtalámico de pacientes con enfermedad de Parkinson antes y después de la administración de levodopa”.

Resultados del estudio

Como ejemplo paradigmático de los estados de reposo fisiopatológicos se evalúan las oscilaciones beta subtalámicas registradas en pacientes con enfermedad de Parkinson antes y después de la administración del fármaco levodopa.

Aunque AM y FM son matemáticamente independientes, mostraron dinámicas correlacionadas. La AM disminuyó mientras que la FM aumentó con la levodopa. La amplitud y frecuencia instantáneas estaban correlacionadas también dentro de los estados dopaminérgicos, con la FM siguiendo a la AM en aproximadamente un ciclo beta. Los cambios de AM y FM también se correlacionaron de la misma forma entre estados dopaminérgicos. Tanto el componente lento de la FM como el componente rápido aumentaron después de la levodopa, pero contribuyeron de forma diferente a las correlaciones AM-FM dentro y entre estados. Por último, la AM y la FM proporcionaron información sobre si los pacientes estaban con o sin levodopa, con una redundancia parcial y siendo la FM más informativa que la levodopa. Así, la AM y la FM de las oscilaciones beta espontáneas pueden codificar por separado y de manera conjunta el estado dopaminérgico en pacientes con enfermedad de Parkinson.

Estos resultados sugieren que los estados cerebrales están definidos no sólo por la dinámica AM sino también, y posiblemente de forma más prominente, por la dinámica FM de las oscilaciones neuronales.