Descubren una forma suave acceder al cerebro profundo

Investigadores de la Universidad de Ginebra en Suiza  han podido demostrar que el electroencefalograma permite estudiar con precisión la actividad de las zonas profundas del cerebro. La forma de entender su funcionamiento y los tratamientos adecuados está abierta.

Las áreas subcorticales del cerebro, ubicadas en su parte más profunda, siguen siendo un misterio. Los científicos conocen su papel crucial en la actividad motora, emocional y asociativa, al tiempo que ignoran cómo funcionan.

Varias enfermedades graves están directamente asociadas a estas áreas, como la enfermedad de Parkinson, el síndrome de Tourette o el trastorno obsesivo-compulsivo (TOC). Hoy en día, los tratamientos existentes para regular y medir la actividad de las áreas subcorticales son muy invasivos y, a veces, funcionan sin saber realmente cómo.

Investigadores de la Universidad de Ginebra (UNIGE) y la Universidad de Colonia (Alemania) se preguntaron si un método externo no invasivo, el electroencefalograma (EEG), junto con algoritmos matemáticos, mediría esta actividad cerebral desde el exterior.

Por primera vez, demostraron que esta técnica de aproximación es tan efectiva como la implantación de electrodos en el cerebro. Estos resultados, publicados en la revista.Nature Communications, allanan el camino para nuevas aplicaciones clínicas de precisión.

Zonas cerebrales profundas

Las áreas subcorticales del cerebro, ubicadas en su parte más profunda, son muy difíciles de estudiar y abordar. Hoy sabemos que estas áreas, incluidas el tálamo y el núcleo accumbens, se comunican entre sí y con la corteza para controlar la actividad motora, emocional y asociativa (el pensamiento superior), a través de oscilaciones eléctricas.

"Una disfunción de esta comunicación causa en el hombre enfermedades muy graves, como el síndrome de Gilles Tourette y el TOC, que generalmente comienza en la adolescencia, cuando el cerebro termina su desarrollo, o la enfermedad de Parkinson", explica Christoph Michel, profesor del Departamento de Neurociencia Fundamental de la Facultad de Medicina de UNIGE, en un comunicado.

Los tratamientos actuales, altamente invasivos, contra estas enfermedades, se basan en la estimulación cerebral profunda a través de la implantación de electrodos en el corazón del cerebro, que son estimulados eléctricamente por una fuente externa.

"Esta técnica ha sido probada para el Parkinson, pero desafortunadamente no funciona tan bien para el TOC y el síndrome de Tourette", añade Martin Seeber, investigador del Departamento de Neurociencia Fundamental de la Facultad de Medicina de UNIGE y primer autor del estudio.

Análisis no invasivo

Para mejorar los tratamientos existentes, es necesario comprender el funcionamiento de estas zonas subcorticales y su modo de comunicación. Sin embargo, estas enfermedades solo afectan a los humanos y solo se pueden estudiar en pacientes humanos. La implantación de electrodos es muy invasiva, por lo que se precisa un nuevo método que aumente el número de sujetos estudiados.

"Naturalmente, pensamos en el electroencefalograma (EEG), que registra la actividad eléctrica del cerebro a través de 256 electrodos colocados en el cuero cabelludo", continúa Christoph Michel. Pero, ¿es realmente posible medir la actividad cerebral profunda desde fuera del cráneo?

Gracias a su colaboración con el equipo del profesor Veerle Visser-Vanderwalle, neurocirujano 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 o con  síndrome de Gilles de la Tourette, que ya tenían instalados electrodos.

Paralelamente, equiparon a estos mismos pacientes con un EEG y midieron la actividad de estas mismas áreas desde la superficie. "Gracias a los algoritmos matemáticos que hemos desarrollado, sabemos cómo interpretar con precisión los datos proporcionados por el EEG y decir de dónde proviene la actividad cerebral", dice Martin Seeber. Veredicto: los resultados están perfectamente correlacionados. "Al llegar a los mismos resultados que los traídos por los implantes, el camino hacia nuevos tratamientos de precisión está abierto”.

"Ahora que sabemos que el EEG permite un estudio preciso de las zonas subcorticales, tratamos de entender cómo se comunican entre sí y con la corteza, en la idea de encontrar las causas de enfermedades como el síndrome de Gilles de la Tourette y el TOC ", dice Martin Seeber.

Los científicos también desean utilizar este método para mejorar los tratamientos actuales, basados ​​en la resincronización de las neuronas a través de una descarga eléctrica muy leve, y aplicarlas a otras enfermedades como la obesidad, la adicción o el Alzheimer.

"Finalmente, esperamos que eventualmente podamos estimular las áreas profundas del cerebro desde la superficie, gracias al tratamiento electromagnético, ¡y definitivamente pasamos de los implantes de electrodos en el cerebro!", concluye Christoph Michel.

Referencia

Subcortical electrophysiological activity is detectable with high-density EEG source imaging. Seeber M et al. Nat Commun. 2019 Feb 14;10(1):753. doi: 10.1038/s41467-019-08725-w.