Tu cerebro tiene ritmo ¡Y mucho!

Introducción

Las neuronas de nuestro cerebro se comunican entre sí a través de impulsos eléctricos. A pesar de que la suma de estos campos eléctricos provocados por billones de neuronas es 10.000 veces inferior a los de una pila de uso común, existen técnicas que nos permiten amplificar y observar en forma de oscilaciones las dinámicas que acontecen en dichos campos eléctricos[1].

Entre las técnicas más utilizadas se encuentra el electroencefalograma (EEG), que permite evaluar de manera rápida y no invasiva las distintas oscilaciones o ritmos neurales. Gracias al EEG se puede determinar la eficacia de algunos fármacos en el tratamiento de enfermedades como la epilepsia o identificar la actividad neural que subyace a los distintos estados de consciencia como el sueño, la vigilia o el coma. Curiosamente, los ritmos cerebrales que más se asemejan al estado de vigilia son los que acontecen cuando dormimos durante la fase de sueño REM (rapid eye movement), que es precisamente cuando tenemos los sueños más vívidos y que recordamos con mayor probabilidad. 

De la telepatía al EEG

Hans Berger, el psiquiatra definido por sus contemporáneos como un hombre extremadamente estático y esclavo de la rutina, fue irónicamente el descubridor de uno de los procesos más dinámicos del cuerpo humano: las oscilaciones neuronales [3].

Todo comenzó una mañana de primavera, cuando Hans tuvo una experiencia, de naturaleza telepática para él y fortuita para otros muchos, que le marcó el resto de su vida. Estando en el campo de batalla de la Alemania de 1892, ocurrió un incidente que estuvo a punto de arrebatarle la vida, pero del que afortunadamente salió ileso.

Esa misma tarde, recibió un telegrama de su padre, el cual motivado por un mal presentimiento que tuvo su hija, se apresuró a escribirle. El hecho de que tras varios meses en el campo de batalla éste hubiera sido el único telegrama recibido de parte de su familia, hizo pensar a Hans que algún tipo de conexión extrasensorial habría ocurrido entre él y su hermana.

Motivado por esta idea, Hans dedicó el resto de su vida al estudio de la relación entre la materia y la mente, o dicho de otra manera, a la comprensión de los procesos psicofisiológicos. Tras más 20 años de investigaciones fallidas, y gracias a la construcción en solitario de un aparato rudimentario, fue capaz de medir y amplificar la actividad electricidad cerebral.

Observando el cerebro humano

Observó por primera vez en la historia que el tejido cerebral humano generaba electricidad y producía, por ende, una onda oscilatoria constante. En su artículo de 1929 bautizó a esta onda como ‘alpha’, por ser la primera que observó. Este ritmo es el más fácil de identificar ya que aparece automáticamente en zonas posteriores cuando la personas cierra los ojos en estado relajado [3]. Aunque, desafortunadamente para Hans, no pudo confirmar su hipótesis inicial sobre la comunicación telepática, mediante la cual las ondas eléctricas producidas por un cerebro serían recibidas por otro, sí realizó un gran descubrimiento que permitió sentar los cimientos de disciplinas cuyo foco de interés es el estudio de la actividad neural, tales como la neurofisiología o la neurociencia. 

Los ritmos del cerebro

Los ritmos del cerebro son definidos como ondas periódicas de forma y frecuencia similares [4]. La frecuencia hace referencia al número de veces que se repite una onda por segundo. De hecho, la clasificación de los distintos tipos de oscilaciones se basa en este criterio, utilizando el hercio (Hz) como unidad de medida. Así, si la onda que aparece entre 0.5 y 3 veces por segundo (0.5-3 Hz), es conocida como delta. Esta es la onda más lenta y de mayor amplitud, y es precisamente la que predomina durante el conocido como ‘sueño de ondas lentas’, la fase de sueño más profunda. A delta le siguen las ondas theta (3-7 Hz), alpha (8-12 Hz), beta (13-29 Hz) y gamma (30-100), que recibieron su nombre basadas en el alfabeto griego según su orden de descubrimiento.

Clasificación de las bandas de frecuencia

La clasificación de las bandas de frecuencia se ha llevado a cabo por convención. Por tanto, los límites entre una determinada banda de frecuencia y otra no son rígidos. De hecho, el punto exacto a partir del cual podemos hablar de un ritmo y no de otro no se conoce con certeza. Ello da lugar a la variación encontrada entre los diferentes autores a la hora de definir los ritmos. Sea como fuere, lo que sí está claro es que la generación de estas oscilaciones depende de los potenciales postsinápticos que tienen lugar durante los procesos sinápticos a través de los cuales se comunican las neuronas. Estos potenciales pueden ser de carácter excitatorio o inhibitorio, según el impulso nervioso sea transmitido o bloqueado.

Mitos

Se tiene la falsa creencia de que un solo ritmo predomina en todo el cerebro en un momento determinado. Sin embargo, hoy sabemos que toda la gama de ritmos neurales puede concurrir en distintas regiones del cerebro simultáneamente, e incluso un mismo grupo neuronal puede estar comunicándose con dos grupo a la vez en dos frecuencias diferentes. Este conocimiento ha sido posible gracias a la evaluación de las oscilaciones neurales a partir de distintos niveles de aproximación espacial y de la integración de los mismos. Además de la observación macroscópica proporcionada por el EEG, es posible medir la tasa de disparo eléctrico de una sola neurona o de un grupo muy reducido de neuronas aplicando directamente un electrodo diminuto sobre éstas.

Modificación de los ritmos cerebrales y aplicación terapéutica

El pasado mes de diciembre se publicó un estudio en la revista Nature [2] en el que comprobaron que la modificación del ritmo gamma en el hipocampo disminuía los niveles de toxicidad asociados a la enfermedad de Alzheimer en esta región. Los investigadores consiguieron manipular el ritmo gamma en los ratones gracias al uso de la optogenética.

A pesar de los esfuerzos realizados por la industria farmacéutica, no existe ningún tratamiento comercializado que disminuya la concentración de las proteínas que causan esta demencia. Aunque aún queda un largo camino por recorrer, estos resultados animan a seguir investigando sobre la modificación de los ritmos cerebrales como potencial estrategia terapéutica. 

Conclusiones

La pregunta que inicialmente se formulaba Hans Berger a finales del siglo XIX sobre cómo la actividad neural y el fenómeno de la mente se relacionaban entre sí, ha recibido un gran número de respuestas en los últimos años. Sin embargo, aún quedan muchos enigmas por resolver acerca de la relación entre estos dos fenómenos y sobre cómo la modificación de los ritmos neurales podría repercutir beneficiosamente en el tratamiento de ciertos trastornos y patologías.

Referencias bibliográficas

1. Buzsaki G. (2011). Introduction. In Rhythms of the brain. Oxford University press.
2. Iaccarino HF, Singer AC, Martorell AJ, Rudenko A, Gao F, Gillingham TZ, Mathys H, Seo J, Kritskiy O, Abdurrob F, Adaikkan C, Canter RG, Rueda R, Brown EN, Boyden ES, Tsai LH. (2016) . Nature 540, 230-235.
3. Miller D. (2001). Hans Berger: from psychic energy to the EEG. Perspectives in Biology and Medicine 44, 522-542.
4. Steriade M. (2004). Brain Rhythmic Activity. In IBRO History of Neuroscience.