Surfeando las ondas cerebrales con la electroencefalografía: Una herramienta clásica para registrar la dinámica temporal del cerebro

Las fotografías son herramientas poderosas para ilustrar datos cuantitativos y cautivar al público.  Cada año, la NASA publica imágenes hermosas de dunas marcianas y nebulosas remotas que ayudan a recaudar fondos públicos.  De igual manera, cuando se trata de acaparar titulares y llamar la atención del público, a los estudios no invasivos de la actividad cerebral funcional les va mejor cuando ilustran bellamente dicha actividad en forma de píxeles de colores que danzan sobre la intrincada superficie de la corteza cerebral.

Sin embargo, a estas imágenes les falta una dimensión critica: el tiempo.   La actividad cerebral ocurre en una escala de milisegundos, pero resonancia magnética funcional captura esta actividad con una frecuencia de aproximadamente una imagen cerebral completa por segundo.  Estos es similar a ver una película grabada a un fotograma por segundo.

Joel is wearing an EEG cap.
Joel tiene puesto una gorra de electroencefalografía.

La electroencefalografía, o EEG,es una tecnología relativamente antigua, introducida por Hans Berger en 1929, en la que unos electrodos colocados sobre el cuero cabelludo registran la actividad eléctrica del cerebro («ondas cerebrales») con una resolución de milisegundos.  Al tomar miles de muestras por segundo, la electroencefalografía capta el curso temporal de las respuestas neuronales a los estímulos a escalas menores al segundo.  Además, el EEG mide directamente la actividad cerebral que toma lugar en las sinapsis y las dendritas, mientras que las neuroimágenes muestran la actividad metabólica como un indicador de la actividad sináptica y el disparo neuronal.

Aunque ingenuamente se podría suponer que el EEG es una tecnología primitiva, dada su relativa antigüedad y su incapacidad para producir imágenes sexys, los ordenadores modernos aportan una enorme cantidad de información a partir de los registros electroencefalográficos.  Aunque originalmente se registraba con una plumilla en movimiento a modo de sismógrafo, los datos digitalizados del EEG en los años 80 permitieron realizar transformaciones matemáticas de estos registros para mostrar un espectro de oscilaciones cerebrales.  Las diferentes oscilaciones cerebrales se asocian con funciones cognitivas y procesos neurofisiológicos diferentes.  El ritmo alfa, por ejemplo, se asocia con la «inactividad» neuronal cuando el cerebro reposa; el ritmo gamma se asocia con la cognición y el enlace temporal entre las regiones cerebrales que procesan diferentes aspectos de la misma información.  Con el surgimiento de ordenadores más rápidos, las matemáticas de los campos de la teoría del caos y la teoría de la información se han utilizado recientemente para cuantificar la previsibilidad y la complejidad de los registros electroencefalográficos.  Estas mediciones son prometedoras para identificar biomarcadores de trastornos cerebrales como la esquizofrenia, el autismo, y el Alzheimer.  En la práctica clínica corriente, el EEG se ha utilizado durante décadas para diagnosticar epilepsy y los trastornos del sueño; también es una herramienta útil para observar los comas y controlar la profundidad anestésica.  Siendo más económico y altamente portátil, el EEG es más fácil de administrar que resonancia magnética y es más práctico en muchos casos.

El EEG y la resonancia magnética funcional son herramientas que sirven para medir la actividad cerebral, y cada herramienta tiene sus ventajas y desventajas.   Al detectar las señales eléctricas desde el cuero cabelludo, el EEG no determina la localización espacial muy bien, pero si goza de una alta resolución temporal.  La resonancia magnética tiene una localización espacial superior, pero a menudo carece de la resolución temporal necesaria para decirnos lo que questions with its high temporal resolution.  Functional MRI has excellent spatial localization for addressing where está sucediendo en el cerebro.  La resonancia magnética funcional es más apropiada cuando el investigador desea abordar una hipótesis anatómica.  El cerebro mantiene un delicado equilibrio entre la segregación y la integración funcional: las tareas cognitivas están parcialmente localizadas en regiones específicas y parcialmente distribuidas en redes corticales. Tanto el EEG como la resonancia magnética son apropiados para examinar diferentes hipótesis en diferentes contextos.

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Escrito por Joel Frohlich.

Traducido por Mariangelina Martínez

Imágenes de Joel Frohlich y adaptado de Wikimedia Commons (1 y 2).

Joel Frohlich

Joel Frohlich es un investigador postdoctoral que estudia la consciencia en el laboratorio de Martin Monti en UCLA. Está interesado en utilizar la actividad cerebral registrada con el electroencefalograma para inferir cuándo es que una persona está consciente.  Joel obtuvo su doctorado en UCLA en el 2018 estudiando trastornos del neurodesarrollo por medio de la electroencefalografía en el laboratorio de Shafali Jeste. También puede consultar el blog de Joel, llamado «Consciousness, Self-Organization and Neuroscience on Psychology Today». Para obtener más información sobre la investigación y los ensayos de Joel, visite el sitio web de Joel en joelfrohlich.com.

2 comentarios en «Surfing Brainwaves with EEG: A Classic Tool for Recording Temporal Brain Dynamics»

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