La epilepsia es un trastorno neurológico complejo que afecta a aproximadamente 50 millones de personas en todo el mundo. Aunque se sabe que esta enfermedad existe durante siglos, el mecanismo exacto de su síntoma cardinal, la convulsión epiléptica, sigue siendo poco conocido. De hecho, aproximadamente el 25 por ciento deLas convulsiones epilépticas no pueden controlarse con ninguna de las terapias disponibles en la actualidad.
Los avances recientes han llevado a una conceptualización de la epilepsia como una "enfermedad de red" que exhibe conexiones dentro del cerebro. Esta red epiléptica a gran escala comprende varias áreas del cerebro involucradas en la actividad cerebral normal durante los intervalos libres de ataques y aquellos involucrados enlas llamadas actividades fisiopatológicas como las convulsiones.
Sin embargo, se sabe poco acerca de qué áreas específicas del cerebro contribuyen a la red epiléptica de un paciente o los roles que juegan estas diferentes áreas. Como informa un grupo de investigadores en Alemania esta semana Caos , de AIP Publishing, una forma de acercarse al complejo cableado del cerebro humano es fusionando conceptos de una teoría de sincronización basada en tiempo y una teoría de red basada en el espacio para construir redes cerebrales funcionales.
Hasta ahora, el "área generadora de convulsiones" del cerebro, en la que se pueden observar los primeros signos de actividad convulsiva, se consideraba la más importante de estas regiones. Este hallazgo se basó en datos muy limitados y fueno está claro si su importancia cambia con el tiempo
Con este nuevo enfoque analítico, el profesor Klaus Lehnertz, jefe del Grupo de Neurofísica del Departamento de Epileptología de la Universidad de Bonn, y su grupo exploraron la variabilidad temporal y espacial de la importancia de las diferentes regiones del cerebro.
"Los nuevos desarrollos en la teoría de redes están proporcionando herramientas poderosas para construir las llamadas 'redes funcionales' a partir de observaciones de actividades cerebrales como el electroencefalograma EEG, y están ayudando a identificar los nodos y enlaces importantes dentro de dichas redes", dijo Lehnertz.
Al asociar nodos de red con regiones cerebrales muestreadas individualmente, el grupo de Lehnertz puede definir un enlace entre un par de nodos al evaluar el grado de sincronía entre las señales neuronales de todos los pares de nodos; cuanto mayor sea el grado, más fuerte será el enlace.
"La aplicación de estos conceptos de análisis a registros EEG multicanal a largo plazo de 17 pacientes con epilepsia con alta resolución temporal nos permitió derivar una secuencia de redes cerebrales funcionales que abarcan varios días de duración", dijo Christian Geier, un estudiante de doctorado que trabaja con Lehnertz."Para cada red, evaluamos varios aspectos de la importancia de las regiones cerebrales individuales con diferentes índices de centralidad que se desarrollaron anteriormente para las ciencias sociales. Luego, exploramos cómo la importancia de los nodos de la red fluctúa con el tiempo".
El trabajo del grupo es particularmente significativo porque mostraron por primera vez cómo la importancia de los nodos individuales dentro de las redes funcionales del cerebro fluctúa en escalas de tiempo que abarcan decenas de segundos hasta días. Además, mostraron que estas fluctuaciones pueden atribuirse en gran medida a lo normal,ritmos diarios de un paciente, aunque solo se atribuyen mínimamente a fenómenos directamente relacionados con la enfermedad.
Quizás su hallazgo más intrigante es que, en general, según Geier, no existe una jerarquía de importancia constante entre las regiones del cerebro.
"Más bien, se turnan en importancia en varias escalas de tiempo", dijo Geier. "Y, dependiendo de qué aspecto de importancia se evalúe, el área generadora de convulsiones no es, como comúnmente se cree, el nodo más importantedentro de una red epiléptica a gran escala "
La comprensión obtenida de esta investigación es parte de la base necesaria para desarrollar tratamientos relacionados con las causas y síntomas de la epilepsia.
"Cuando diferentes regiones del cerebro asumen la mayor importancia dentro de una red cerebral funcional es la clave para mejorar tanto la predicción como el control de las crisis epilépticas", dijo Lehnertz. "A la larga, esta mejor comprensión puede permitir el desarrollo de mejores opciones de tratamientopara pacientes que sufren de epilepsia. Y comprender la importancia de los nodos y los enlaces de las redes cerebrales funcionales también puede ser relevante para otras enfermedades neurológicas ".
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Materiales proporcionados por Instituto Americano de Física . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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