La principal aportación de la técnica de la coherencia al ámbito clínico radica en la posibilidad de detectar, ante la presencia de un cuadro patológico, alteraciones en el patrón de interacciones córticocorticales característico de un estado cerebral concreto.

Para entender el valor clínico del uso de esta técnica durante el sueño, es necesario, primero, conocer el patrón de coherencia normal que caracteriza tanto al período de transición vigiliasueño como a las diferentes

fases del sueño. Un resumen detallado de los hallazgos más relevantes ofrecidos por la literatura en relación con este aspecto puede consultarse en la tabla I.

La aplicación de la técnica de la coherenciadurante el período de transición de la vigilia al sueño ha permitido detectar que la caída de la vigilancia y el estado de somnolencia asociado a este período conllevan una reorganización importante de las interacciones córticocorticales que caracterizan el funcionamiento cerebral durante el estado de vigilia.

Esta nueva dinámica de funcionamiento cerebral reflejaría la puesta en marcha de los mecanismos cerebrales involucrados en la transición al sueño.

Entre los resultados más relevantes destaca un descenso de las coherencias interhemisféricas respecto a la vigilia en el rango de beta (1319,5Hz), especialmente entre áreas frontales.

Este resultado se ha atribuido a la desconexión progresiva de las proyecciones córtico-subcorticales responsables del mantenimiento de la vigilia, lo que suscita el paso de una actividad desincronizada, propia del estado de vigilia, a otra de menor frecuencia y mayor amplitud. Otros autores han encontrado, simultáneamente al descenso de la coherencia en el rango de beta, un incremento de la sincronización a nivel frontal en delta y theta, lo que indica la activación de los mecanismos cerebrales propios del sueño. Por el contrario, los valores de coherencia en estas dos bandas de frecuencia entre las restantes áreas corticales descendieron al mismo tiempo que aumentaba su potencia espectral con la entrada en sueño. Ambos hallazgos podrían ser el reflejo electrofisiológico de la progresiva activación de numerosas fuentes generadoras independientes, responsables del patrón de actividad delta/theta que aparece de forma consistente al comienzo del sueño.

Evidencias experimentales adicionales sobre la modificación del patrón de conectividad córticocortical con el paso de la vigilia al sueño se derivan de los estudios de asimetría hemisférica. En ellos se ha demostrado que, durante la vigilia, la fuerza de las conexiones intrahemisféricas es mayor en el hemisferio dominante, lo que conduce a una asimetría interhemisférica que desaparece a medida que nos adentramos en el sueño, producido posiblemente por un debilitamiento de las asociaciones entre regiones del hemisferio dominante. Este incremento de la simetría interhemisférica podría deberse al progresivo aumento de la implicación de estructuras subcorticales en la génesis de la actividad EEG relacionada con el comienzo del sueño, lo que explicaría su aparición de forma sincronizada por toda la corteza cerebral.

Por último, un análisis temporal de los valores de coherencia durante el período de transición de la vigilia al sueño reveló que los valores obtenidos entre todas las áreas de la superficie cortical en el rango de alfa mostraron un progresivo descenso a medida que se avanza en el comienzo del sueño. Por el contrario, la actividad sigma sufrió un aumento de estas coherencias aproximadamente un minuto antes de que los husos de sueño pudieran visualizarse en el EEG. Si se considerara la activación de los mecanismos generadores de husos de sueño como un criterio importante para establecer el momento exacto del comienzo del sueño, los resultados obtenidos con la técnica de la coherencia indicarían que el sueño comienza en un momento diferente al que se infiere a partir del análisis visual del EEG.

En general, de los resultados anteriormente expuestos se extrae que, en lo que respecta a sujetos adultos sanos, la reorganización de las asociaciones funcionales entre regiones corticales durante la transición vigiliasueño conlleva una mayor desincronización de la actividad beta y el aumento de la sincronización para las bandas delta y theta sobre áreas frontales; ello reflejaría la desactivación de los mecanismos mantenedores de la vigilia y la activación de los sistemas inductores del sueño, respectivamente.

Estos hallazgos sugieren igualmente que el paso de la vigilia al sueño se acompaña de una mayor implicación de estructuras subcorticales. Por último, el aumento generalizado de la coherencia en el rango de sigma, previamente a la aparición de los primeros husos de sueño, proporciona un índice electrofisiológico del momento exacto del comienzo del sueño en sujetos humanos. De acuerdo con este punto, el análisis de coherencia podría ser muy útil en la detección de anormalidades en la conectividad córticocortical subyacente a algunos trastornos que presentan un comienzo del sueño anormal y entre los cuales el caso más llamativo es el comienzo por fase REM típico de la narcolepsia.

El sueño no REM viene definido por la sucesión de diferentes fases que, a pesar de poseer características electrofisiológicas bien distintas, no son diferentes en lo que respecta a la configuración topográfica de relaciones funcionales entre áreas corticales, como podrá comprobarse a partir de los estudios revisados. Las fases que conforman el sueño no REM se caracterizan por un incremento paulatino del nivel de sincronización EEG por toda la superficie del cuero cabelludo, sobre todo de las bandas más lentas del espectro de frecuencias, hecho que apunta hacia una pérdida de diferenciación funcional entre las distintas áreas corticales durante estos estados cerebrales. Esto último queda patente en el incremento generalizado de los valores de coherencia durante el sueño no REM cuando este se compara con el estado de vigilia.

Los husos de sueño (11,514,5 Hz) constituyen uno de los eventos fásicos más representativos del sueño no REM. Este microestado cerebral aparece asociado a un aumento de las coherencias inter-eintrahemisféricas sobre toda la superficie de la cabeza y sugiere que, más que la intervención de conexiones córticocorticales, son proyecciones talámicas las responsables de que se genere actividad sigma de forma sincronizada en numerosas localizaciones de la superficie cortical. Dumermuth et al encontraron que los mayores valores de coherencia ocurrían sobre áreas parietales, temporales y occipitales, entre las cuales destacaba especialmente un pico de sincronización en el intervalo de 1214 Hz durante la fase II del sueño, especialmente en aquellos casos que se consideraron electrodos en regiones temporales, y para las frecuencias de 1014 Hz en las fases III y IV entre todas las áreas de la corteza; todo ello constituye una evidencia objetiva de la presencia de husos de sueño durante las fases más profundas del sueño no REM en sujetos humanos.

En relación con la actividad lenta (delta y theta), parece existir un aumento generalizado de los valores de coherencia asociados principalmente a los componentes de frecuencia comprendidos entre 1 y 7 Hz. En consonancia con este resultado, Guevara et al detectaron que el nivel de sincronización interhemisférica durante el sueño no REM era mayor en el intervalo de 36 Hz que en el estado de vigilia. Un aspecto de particular interés se extrae del estudio de Achermann y Borbély, quienes observaron valores máximos de coherencia inter-eintrahemisférica para las frecuencias más lentas del espectrograma (0,751,5 Hz) durante el sueño no REM. De acuerdo con estos autores, este hecho sugiere, al igual que se propuso en relación con los husos de sueño, la participación de proyecciones talamocorticales en la generación de las ondas cerebrales ultralentas durante las fases III y IV del sueño no REM. Por último, la actividad alfa también aumenta su nivel de sincronización durante el sueño no REM, tanto entre regiones anteriores y posteriores como entre áreas cerebrales homólogas.

No obstante, existen claras diferencias regionales en cuanto a la sincronización interhemisférica de alfa, pues es mayor sobre regiones anteriores que sobre posteriores. Estos autores sugirieron que el aumento de la sincronización circunscrito a áreas anteriores reflejaba la puesta en marcha de mecanismos generadores de una

actividad alfa diferente al ritmo alfa occipital de vigilia. De hecho, la descripción mediante técnicas de qEEG de las variantes de actividad alfa que aparecen en otros estados de activación cerebral diferentes al de vigilia relajada con ojos cerrados (somnolencia y fase REM) ha revelado diferentes características electrofisiológicas de dicha actividad en función del estado cerebral donde aparece espontáneamente, y se ha sugerido que las implicaciones funcionales de tales actividades podrían ser diferentes a las del ritmo alfa de vigilia.

En resumen, se podría concluir que las fases que componen el sueño no REM normal muestran un comportamiento similar en lo que se refiere al patrón de relaciones funcionales entre áreas corticales.

Así, estos estados cerebrales se caracterizan, en primer lugar, por un incremento de la sincronización del rango más lento de delta (0,751,5 Hz) y de los husos de sueño por toda la superficie cortical, debido, muy probablemente, a la intervención de proyecciones talamocorticales en su generación, y, en segundo lugar, por un aumento de la sincronización interhemisférica de las ondas lentas de mayor frecuencia (36 Hz) (Tabla I). Desde un punto de vista funcional, la elevada sincronización cortical de la actividad eléctrica cerebral por toda la superficie de la cabeza en todas las fases del sueño no REM sugiere un escaso nivel de diferenciación funcional entre áreas corticales, lo que explicaría el deterioro importante que sufren las funciones mentales durante estos macroestados cerebrales.

El aspecto desincronizado típico de la fase REM –muy similar, desde el punto de vista electrofisiológico, al estado de vigilia y a la fase I del sueño–, la presencia de movimientos oculares rápidos y la imaginería de diferentes modalidades sensoriales que caracteriza a la actividad onírica han convertido al sueño REM en un estado cerebral de gran interés científico. La técnica de la coherencia nos permite obtener, de forma no invasiva, información que

podría ser muy útil para diferenciar este estado cerebral de cualquier otro con características electrofisiológicas semejantes. Además, los datos de coherencia durante esta fase del sueño han aportado claridad al debate acerca de si el sueño REM es un estado caracterizado por la desconexión o por la coordinación entre hemisferios cerebrales.

En general, los resultados obtenidos por los diferentes estudios muestran un incremento de las coherencias interhemisféricas durante el sueño REM respecto a la vigilia, que afecta a un amplio intervalo de frecuencias. En primer lugar, la banda delta muestra altos valores de sincronización entre hemisferios, resultado que es igualmente observado para la actividad theta, muy especialmente entre regiones frontales y parietales homólogas

[63]. Asimismo, las frecuencias rápidas que se extienden desde los 15 o 17 Hz hasta los 30 Hz muestran elevados valores de coherencia al considerar, sobre todo, regiones temporales.

Estos valores fueron mucho más altos durante REM que durante la fase I del sueño (excepto para la coherencia interfrontal); esta diferencia podría facilitar la complicada labor de discriminación entre ambos estados cerebrales mediante su inclusión en algoritmos de clasificación automática del sueño EEG. Respecto a las ventajas que ofrece la coherencia en este sentido, también los valores de coherencia fronto-occipital e interfrontal de la actividad alfa espontánea visualmente detectada en el EEG de ambos estados cerebrales han mostrado ser útiles, y son considerable mente más bajos durante la fase REM que en la fase I. Por último, Achermann y Borbély, gracias a la utilización de un intervalo espectral considerablemente más amplio (hasta 50 Hz), demostraron que la sincronización interhemisférica durante la fase REM aumentaba también para frecuencias por encima de los 30 Hz.

Los autores explicaron este resultado basándose en los hallazgos previamente obtenidos por Llinàs y Ribary, quienes, mediante registros magnetoencefalográficos en sujetos humanos, detectaron oscilaciones gamma más prominentes durante la fase REM que en las fases III y IV del sueño no REM.

A partir de estos resultados (Tabla I), es posible concluir que el sueño REM se caracteriza por un alto grado de acoplamiento funcional entre hemisferios en el rango de delta, theta, beta y gamma, y que, además, la importante sincronización en el rango de beta y el decremento de asociación funcional en el rango de alfa podrían servir para diferenciar a este estado funcional de otros, como la fase I del sueño con el que mantiene cierta similitud electrofisiológica. Respecto a las coherencias intrahemisféricas, los resultados no apuntan diferencias entre el estado de vigilia y la fase REM, lo cual, según Guevara et al, podría explicar la preservación de algunas funciones corticales durante esta fase del sueño. Esta interpretación se ve apoyada por los resultados obtenidos

recientemente en relación con la función visual durante los períodos fásicos del sueño REM, en los que se encuentra una atenuación de la potencia espectral de la actividad alfa en áreas visuales sólo durante aquellos fragmentos de EEG en los cuales se observaron movimientos oculares rápidos prominentes, hecho atribuido al intenso mundo de imágenes visuales característico de los sueños.

Los principales hallazgos que se extraen a partir de los trabajos revisados en relación con el sueño normal son, por una parte, que las coherencias interhemisféricas sufren un aumento importante durante el sueño en general, lo cual sugiere la ausencia de diferenciación funcional entre áreas corticales homólogas. Por otra parte, las coherencias intrahemisféricas sólo se vieron afectadas durante el sueño no REM, debido, quizás, a que ciertas funciones corticales propias de la vigilia se eliminan totalmente durante este estado, mientras que algunas de ellas podrían preservarse durante la fase REM.