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4.4: Métodos de grabación electromagnética

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    Los métodos que hemos mencionado hasta ahora examinan la actividad metabólica del cerebro. Pero también hay otros casos en los que se quiere medir la actividad eléctrica del cerebro o los campos magnéticos producidos por la actividad eléctrica. Los métodos que discutimos hasta ahora hacen un gran trabajo para identificar dónde está ocurriendo la actividad en el cerebro. Una desventaja de estos métodos es que no miden la actividad cerebral milisegundo a milisegundo. Esta medición se puede realizar mediante métodos de grabación electromagnética, por ejemplo mediante registro unicelular o la Electroencefalografía (EEG). Estos métodos miden la actividad cerebral muy rápido y durante un periodo de tiempo más largo para que puedan dar una resolución temporal realmente buena.

    Celda única

    Cuando se utiliza el método unicelular se coloca un electrodo dentro de una célula del cerebro en la que queremos centrar nuestra atención. Ahora, es posible que el experimentador registre la salida eléctrica de la celda que entra en contacto con la punta del electrodo expuesta. Esto es útil para estudiar las corrientes de iones subyacentes que son responsables del potencial de reposo de la célula. El objetivo de los investigadores es entonces determinar por ejemplo, si la célula responde a la información sensorial de solo detalles específicos del mundo o de muchos estímulos. Entonces podríamos determinar si la célula es sensible a la entrada en una sola modalidad sensorial o es multimodal en sensibilidad. También se puede averiguar qué propiedades de un estímulo hacen que las células de esas regiones se incendien. Además, podemos averiguar si la atención del animal hacia cierto estímulo influye en la respuesta de la célula.

    Los estudios unicelulares no son muy útiles para estudiar el cerebro humano, ya que es demasiado invasivo para ser un método común. De ahí que este método se utilice con mayor frecuencia en animales. Solo hay algunos casos en los que el registro unicelular también se aplica en humanos. A las personas con epilepsia algunas veces se les extirpa el tejido epiléptico. Una semana antes de la cirugía, los electrodos se implantan en el cerebro o se colocan en la superficie del cerebro durante la cirugía para aislar mejor la fuente de actividad convulsiva. Entonces, usando este método se puede disminuir la posibilidad de que se eliminen tejidos útiles. Debido a las limitaciones de este método en humanos existen otros métodos que miden la actividad eléctrica. Los que vamos a discutir a continuación.

    EEG

    fig-ch01_patchfile_01.jpg
    Colocación de electrodos
    fig-ch01_patchfile_01.jpg
    Registro EEG durante el sueño

    Una de las técnicas más famosas para estudiar la actividad cerebral es probablemente la Electroencefalografía (EEG). La mayoría de la gente podría conocerla como una técnica que se usa clínicamente para detectar actividad aberrante como epilepsia y trastornos.

    El electroencefalograma (Electroencefalografía, EEG) se obtiene mediante electroencefalografía electroelectrónica, que recoge criaturas débiles producidas por el cerebro humano del cuero cabelludo y agranda las notas. Medición de electroencefalograma, y medidas EEG, fluctuaciones de voltaje generadas por el flujo de neuronas iónicas en el cerebro. El EEG es un diagnóstico de una enfermedad relacionada con el cerebro, pero debido a que es susceptible a la interferencia, generalmente se usa en combinación con otros métodos.

    El EEG se usa con mayor frecuencia para diagnosticar epilepsia porque la epilepsia puede causar lecturas anormales de EEG. También se utiliza para diagnosticar trastornos del sueño, coma, enfermedad cerebrovascular, etc., y muerte cerebral. Las ondas cerebrales se han utilizado en métodos de primera línea para diagnosticar tumores, accidentes cerebrovasculares y otras enfermedades cerebrales focales, pero esto se ha reducido con la llegada de técnicas de imagen anatómica de alta resolución, como la resonancia magnética nuclear (MRI). Y tomografía computarizada (TC). A diferencia de CT y MRI, los EEG tienen una resolución temporal más alta. Por lo tanto, aunque la resolución espacial del EEG es limitada, sigue siendo una herramienta valiosa para la investigación y el diagnóstico, especialmente cuando se determinan estudios que requieren resolución de tiempo en el rango de milisegundos

    Nombre Frecuencia (Hz) Acerca de
    • Delta(δ)
    • Theta(θ)
    • Alfa(α)
    • Beta(β)Rango bajo
    • Beta(β) Gama Media
    • Beta(β) Rango Alto
    • Gamma(γ)
    • Lambda(λ)
    • P300
    • 0.1~3 Hz
    • 4~7Hz
    • 8~12Hz
    • 12.5 ~ 16 Hz
    • 16.5 ~ 20 Hz
    • 20.5 ~ 28 Hz
    • 25 ~ 100 Hz(normalmente 40Hz)
    • según la potencia generada
    • según la potencia generada
    • Sueño profundo y sin sueños
    • Cuando los adultos están bajo estrés, especialmente decepción o frustración
    • Relájate, calma, cierra los ojos, pero cuando estés despierto
    • Relajarse pero concentrarse
    • Pensar, lidiar con recibir mensajes externos (escuchar o pensar)
    • Emoción, ansiedad
    • Sensibilización, felicidad, reducción del estrés, meditación
    • Inducida por 100ms después de que el ojo es estimulado por la luz (también conocido como P100)
    • Inducida después de ver o escuchar algo imaginado en el cerebro 300ms después

    De manera experimental se utiliza esta técnica para mostrar la actividad cerebral en ciertos estados psicológicos, como el estado de alerta o la somnolencia. Para medir la actividad cerebral se colocan electrodos mentales en el cuero cabelludo. Cada electrodo, también conocido como plomo, realiza una grabación propia. A continuación, se necesita una referencia que proporcione una línea base, para comparar este valor con cada uno de los electrodos de grabación. Este electrodo no debe cubrir los músculos porque sus contracciones son inducidas por señales eléctricas. Por lo general, se coloca en el “hueso mastoideo” que se encuentra detrás de la oreja.

    Durante el EEG los electrodos son lugares como este. Sobre el hemisferio derecho los electrodos están etiquetados con números pares. Los números impares se utilizan para los del hemisferio izquierdo. Los de la línea media están etiquetados con una z. Las letras mayúsculas representan la ubicación del electrodo (C=Central, F=Frontal, Fop= polo frontal, O= occipital, P= parietal y T= temporal).

    Después de colocar cada electrodo en la posición correcta, se puede medir el potencial eléctrico. Este potencial eléctrico tiene un voltaje particular y además una frecuencia particular. En consecuencia, al estado de una persona la frecuencia y la forma de la señal EEG pueden diferir. Si una persona está despierta, se puede reconocer la actividad beta, lo que significa que la frecuencia es relativamente rápida. Justo antes de que alguien se duerma se puede observar la actividad alfa, que tiene una frecuencia más lenta. Las frecuencias más lentas se denominan actividad delta, que ocurren durante el sueño. Los pacientes que sufren epilepsia muestran un aumento de la amplitud de disparo que se puede observar en el registro EEG. Además, el EEG también se puede utilizar para ayudar a responder preguntas experimentales. En el caso de la emoción por ejemplo, se puede ver que hay una mayor supresión alfa sobre las áreas frontales derecha que sobre las izquierdas, en el caso de la depresión. De esto se puede concluir que la depresión se acompaña de una mayor activación de las regiones frontales derecha que de las regiones frontales izquierdas.

    La desventaja del EEG es que la conductividad eléctrica, y por lo tanto los potenciales eléctricos medidos varían ampliamente de persona a persona y, también durante el tiempo. Esto se debe a que todos los tejidos (materia cerebral, sangre, huesos etc.) tienen otras conductividades para señales eléctricas. Es por ello que a veces no está claro de qué región cerebral exacta proviene la señal eléctrica.

    ERP

    Mientras que las grabaciones de EEG proporcionan una medida continua de la actividad cerebral, los potenciales relacionados con eventos (ERP) son grabaciones que están vinculadas a la ocurrencia de un evento. Una presentación de un estímulo por ejemplo sería tal evento. Cuando se presenta un estímulo, los electrodos, que se colocan en el cuero cabelludo de una persona, registran los cambios en el cerebro generados por las miles de neuronas bajo los electrodos. Al medir la respuesta del cerebro a un evento podemos aprender cómo se procesan los diferentes tipos de información. Representar la palabra come u hornear, por ejemplo, provoca un potencial positivo a unos 200 mseg. De esto se puede concluir, que nuestro cerebro procesa estas palabras 200 ms después de presentarlas. A este potencial positivo le sigue uno negativo a unos 400ms. Este también se llama N400 (mientras que N significa negativo y 400 para la época). Entonces en general se puede decir que hay una letra P o N para denotar si la desviación de la señal eléctrica es positiva o negativa. Y un número, que representa, en promedio, cuántos cientos de milisegundos después de la presentación del estímulo aparece el componente. El potencial relacionado con eventos muestra especial interés para los investigadores, ya que diferentes componentes de la respuesta indican diferentes aspectos del procesamiento cognitivo. Por ejemplo, al presentar las frases “Los gatos no comerán” y “El gato no horneará”, la respuesta N400 para la palabra “comer” es menor que para la palabra “hornear”. De esto se puede sacar la conclusión de que nuestro cerebro necesita 400 ms para registrar información sobre el significado de una palabra. Además, se puede averiguar dónde ocurre esta actividad en el cerebro, es decir, si se mira la posición en el cuero cabelludo de los electrodos que captan la mayor respuesta.

    MEG

    La magnetoencefalografía (MEG) está relacionada con la electroencefalografía (EEG). Sin embargo, en lugar de registrar potenciales eléctricos en el cuero cabelludo, utiliza potenciales magnéticos cerca del cuero cabelludo para indexar la actividad cerebral. Para localizar un dipolo, se puede utilizar el campo magnético, ya que el dipolo muestra excelentemente la intensidad del campo magnético. Mediante el uso de dispositivos llamados SQUID (dispositivo de interferencia cuántica superconductora) se pueden registrar estos campos magnéticos.

    El MEG se utiliza principalmente para localizar la fuente de actividad epiléptica y para localizar las cortezas sensoriales primarias. Esto es útil porque al localizarlos se pueden evitar durante la intervención neurológica. Además, el MEG se puede utilizar para comprender más sobre la neurofisiología subyacente a los trastornos psiquiátricos como la esquizofrenia. Además, el MEG también se puede utilizar para examinar una variedad de procesos cognitivos, como el lenguaje, el reconocimiento de objetos y el procesamiento espacial entre otros, en personas que están neurológicamente intactas.

    MEG tiene algunas ventajas sobre EEG. Primero, los campos magnéticos están menos influenciados que las corrientes eléctricas por la conducción a través de tejidos cerebrales, líquido cefalorraquídeo, cráneo y cuero cabelludo. Segundo, la fuerza del campo magnético puede decirnos información sobre qué tan profundo dentro del cerebro se encuentra la fuente. Sin embargo, el MEG también tiene algunas desventajas. El campo magnético en el cerebro es aproximadamente 100 millones de veces más pequeño que el de la tierra. Debido a esto, se requieren habitaciones blindadas, hechas de aluminio. Esto hace que el MEG sea más caro. Otra desventaja es que el MEG no puede detectar la actividad de las células con ciertas orientaciones dentro del cerebro. Por ejemplo, los campos magnéticos creados por celdas con ejes largos radiales a la superficie serán invisibles.


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