Valor clínico de la coherencia EEG como índice electrofisiológico de conectividad córticocortical durante el
sueño. (6º y última Parte)
J.L. Cantero, M. Atienza, R.M.ª Salas
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COHERENCIA EEG DURANTE EL SUEÑO EN PACIENTES
CON DEMENCIA: UNA PROPUESTA DE SU UTILIDAD EN LA ENFERMEDAD DE
ALZHEIMER
Las
técnicas de qEEG aplicadas a diferentes tipos de demencia
proporcionan índices electrofisiológicos útiles en la determinación
del diagnóstico y evolución de dichos trastornos.
Entre las
demencias corticales, la demencia tipo Alzheimer (DTA) es la de
mayor incidencia dentro de la población. La presentación de este
tipo de cuadros suele ser insidiosa y las alteraciones
neuroanatómicas que lo caracterizan no son directamente observables
por parte del clínico. Estos hechos hacen que el diagnóstico de
tales cuadros clínicos sea complejo y se base fundamentalmente en
criterios de exclusión o exploraciones neurológicas postmortem.
Los pacientes que sufren DTA presentan
importantes deficiencias neuropsicológicas, alteraciones de la
macroestructura del sueño y anomalías EEG que pueden detectarse a
partir de un estudio polisomnográfico (para una revisión, ver
Bliwise DL. Sleep in normal aging and dementia. Sleep 1993). Algunos
autores que han explorado las alteraciones del sueño asociadas a la
DTA mediante técnicas de qEEG han encontrado que el espectro de
frecuencia de la fase REM proporciona un índice diagnóstico
relevante en cuanto a este subtipo de demencias, que incluso supera
la sensibilidad ofrecida por el qEEG durante el estado de vigilia.
Entre
estos resultados cabe destacar una disminución de la energía
espectral en el rango de beta y alfa, junto con un aumento de la
potencia de theta y delta durante la fase REM, en comparación con
los resultados obtenidos en ancianos normales.
Las
alteraciones encontradas en el EEG de sueño de estos pacientes se
explican por la existencia de importantes daños neurológicos, tal
como se infiere de los hallazgos obtenidos con técnicas de
neuroimagen y de estudios post mortem.
La
degeneración neuronal afecta en gran medida a estructuras
troncoencefálicas y a las proyecciones corticales directamente
responsables de la regulación del ciclo vigiliasueño.
Concretamente, se han encontrado signos de pérdida neuronal en los
núcleos basales de Meynert y de degeneración de las fibras de
proyección colinérgicas que parten de tales núcleos hacia la corteza
cerebral. Si consideramos la grave disfunción colinérgica que sufren
estos pacientes, cabe esperar que la fase REM del sueño sea el
estado cerebral donde la actividad EEG se vea mayormente afectada,
ya que la acetilcolina y sus precursores son inductores
neuroquímicos esenciales de este estado cerebral, y son precisamente
las proyecciones basales colinérgicas las principales responsables
de la desincronización EEG que caracteriza a los fragmentos de REM
tónico. A partir de estas observaciones, no sería aventurado pensar
en el deterioro que, con gran probabilidad, van a sufrir los
sistemas de fibras encargados de hacer efectiva la comunicación
neuronal a nivel cortical durante el sueño, sobre todo en el caso de
aquellas fibras de conexión que parten de regiones corticales donde
existe una alta tasa de muerte de neuronas piramidales.
Como
hemos puesto de manifiesto a lo largo de este trabajo, la técnica de
la coherencia muestra una importante sensibilidad ante este tipo de
disfunciones cerebrales. No obstante, que nosotros sepamos, no
existen estudios en la literatura que hayan utilizado esta técnica
durante el sueño de pacientes con DTA. Además de las razones
expuestas por las que esta técnica podría gozar de gran valor
clínico si se aplicara durante la fase REM en estos pacientes,
existen algunos hallazgos experimentales que aportan evidencias
adicionales a favor de tal aproximación. En primer lugar, las
medidas de coherencia en el rango de alfa y beta han mostrado ser
sensibles a los déficit en el sistema de transmisión colinérgico en
sujetos humanos. En segundo lugar, Locatelli et al, hallaron un
aumento generalizado de las coherencias, tanto interhemisféricas
(excepto a nivel frontal y temporal) como entre áreas frontales y
posteriores en el rango de delta y theta, en sujetos con DTA durante
el estado de vigilia; ello podría ser una consecuencia de la
degeneración de las proyecciones colinérgicas, ya que la actividad
neuronal a nivel cortical deja de recibir información desde
estructuras subcorticales, razón por la que desaparecería la
desincronización EEG propia de REM y aumentaría la sincronización
para las actividades más lentas. No obstante, es probable que esta
alteración de las coherencias durante la fase REM del sueño se
muestre también en etapas más tempranas de la enfermedad, lo cual
facilitaría el diagnóstico precoz del trastorno. De hecho, el
protagonismo de las proyecciones colinérgicas durante la fase REM
favorecería que una mínima alteración de las mismas quedara
reflejada en las medidas de coherencia EEG, mientras que la acción
compensadora de otros sistemas de neurotransmisión presentes durante
la vigilia podría hacer necesario un daño mucho más grave para que
las medidas de coherencia pudieran detectarlo.
Las
evidencias sugieren que la coherencia durante la fase REM puede ser
una herramienta potencialmente útil en el diagnóstico precoz y/o
diferencial de la DTA. De acuerdo con los datos previamente
informados en el estado de vigilia, cabe esperar que tanto las
coherencias intercomo intrahemisféricas – en este último caso, entre
los electrodos más separados– muestren una disminución importante en
el rango de alfa y beta, cuya principal responsable sería la
degeneración de los sistemas de fibras largas de conexión
córticocortical.
Esta
disminución de las coherencias debería observarse sobre todo en
regiones frontales y/o temporales, ya que son las más afectadas en
estos pacientes. Por último, y como consecuencia de los déficit en
la transmisión colinérgica, cabe esperar que durante la fase REM se
produzca un aumento generalizado de las coherencias intrae
interhemisféricas para las bandas delta y theta.
COHERENCIA EEG DURANTE ESTADOS COMATOSOS
Tal como
se expuso en el apartado dedicado al sueño normal, la técnica de la
coherencia permite distinguir entre estados funcionales del cerebro
caracterizados por un nivel de activación diferente.
Es por
ello que dedicamos esta sección a los estudios que han mostrado la
utilidad del análisis de coherencia en la evaluación de estados
cerebrales en los que el sujeto sufre una pérdida grave del nivel de
conciencia.
Aunque,
si nos basamos exclusivamente en la apariencia externa, podría
resultar complicado diferenciar entre una persona dormida y otra en
estado de coma, los procesos cerebrales responsables del
mantenimiento de cada uno de estos estados son muy diferentes. En
general, en el primer caso, son los sistemas cerebrales generadores
del sueño los responsables, mientras que el origen del estado
comatoso suele ser una alteración a nivel orgánico y/o funcional de
los sistemas cerebrales mantenedores de la vigilia. Si atendemos a
las características del EEG, las etapas iniciales de un estado de
coma se caracterizan por una progresiva desaparición del ritmo alfa
acompañada
de
intermitentes intrusiones de actividad theta, lo cual se asemeja a
un patrón EEG muy similar al de la somnolencia normal. Además, en
algunos tipos de coma aparecen eventos fásicos típicos del sueño,
como complejos K o husos de sueño, con lo que, nuevamente, podríamos
encontrar dificultades para distinguir entre un estado de coma
ligero y un estado de sueño, sobre todo si este último es causado
por un largo período de privación de sueño o intoxicación por
consumo de sustancias depresoras del sistema nervioso central. No
obstante, ante un estado estable de pérdida de conciencia suele
darse una continua y difusa lentificación del EEG dominado por
actividad cerebral en el rango de delta y theta. También es cierto
que los patrones EEG característicos del coma son altamente
variables, hecho que depende no sólo de la etiología del estado
comatoso, sino también de la gravedad de la pérdida de conciencia.
Independientemente de la etiología del coma, la pérdida del nivel de
conciencia conlleva una modificación importante del funcionamiento
de numerosas estructuras cerebrales y, en gran medida, de los
patrones normales de activación cortical. A pesar de que estas
anomalías del funcionamiento cerebral pueden detectarse mediante la
inspección visual del EEG, las medidas de qEEG podrían proporcionar
información válida y probablemente más exhaustiva de cara a la
determinación del pronóstico o evolución de los estados comatosos.
Recientemente, Kane et al, examinaron las características del EEG de
pacientes que habían sufrido un traumatismo cerebral y presentaban
daño axonal difuso como consecuencia del mismo. En este estudio, se
observó que los cambios de potencia espectral en el rango de beta
sobre regiones frontocentrales y centrotemporales del hemisferio
izquierdo, así como de la actividad alfa centrotemporal,
correlacionaban con el nivel de conciencia que los sujetos
presentaban tras seis meses e incluso un año después de la lesión.
Por otra
parte, en el estado de coma no sólo caben esperar cambios en el
funcionamiento cerebral de determinadas áreas corticales, sino
también alteraciones importantes en el establecimiento de conexiones
entre grupos neuronales pertenecientes a diferentes regiones de la
corteza cerebral. Estas interacciones neuronales posibilitarían, en
gran medida, la realización de numerosas funciones que,
evidentemente, están ausentes durante el estado de coma cerebral.
Por esta razón, la utilización de la técnica de la coherencia como
medida del establecimiento de conexiones entre regiones corticales
podría proporcionar información adicional en la evaluación y
pronóstico de los estados comatosos.
A lo
largo de las dos últimas décadas, han aparecido algunos informes
experimentales que, compartiendo esta perspectiva, han utilizado la
técnica de la coherencia en la evaluación de estados comatosos. En
todos estos trabajos pudo observarse cómo, ante un estado de coma
profundo, se producía un brusco y generalizado descenso de los
valores de coherencia EEG (Tabla II, en el Boletín anterior).
Además,
la magnitud del descenso parece mantener una relación directa con la
pérdida de conciencia. Así, mientras un estado de coma profundo
conlleva la disminución de todas las coherencias, un estado de sopor
produce la subida de las mismas para los intervalos de frecuencias
más lentos, y esta subida se extiende a un espectro mucho más amplio
de frecuencias al llegar a un estado de somnolencia normal. También
se ha observado
que uno
de los primeros cambios detectados ante la salida progresiva de un
estado vegetativo es el aumento de los valores de coherencia en el
rango de alfa. A raíz de todos estos resultados, los autores
concluyeron que es necesario un óptimo nivel de coherencia entre las
actividades EEG registradas en diferentes áreas corticales para que
se experimente un estado normal de conciencia o, lo que es lo mismo,
un nivel óptimo de acoplamiento entre redes neuronales específicas
según el estado cerebral en que se encuentre el sujeto.
En
definitiva, la técnica de la coherencia encuentra un nuevo campo de
aplicación en la evaluación y pronóstico de entidades clínicas
caracterizadas por la pérdida de conciencia. Aunque aún son pocos
los estudios realizados con tales propósitos, los resultados
obtenidos son alentadores en la búsqueda de índices cada vez más
específicos que puedan ser útiles en la exploración y en el
pronóstico de este tipo de trastornos.
CONCLUSIONES
De la
presente revisión se extrae que la técnica de la coherencia es una
herramienta potencialmente útil para establecer el patrón de
interacciones córticocorticales subyacente a diferentes estados
funcionales del cerebro. Asimismo, mediante el uso de esta técnica
es posible detectar anomalías del patrón de conectividad cortical de
determinadas fases del sueño en aquellos cuadros clínicos que cursan
con alteraciones del funcionamiento cerebral.
No
obstante, una interpretación fiable de los datos obtenidos con la
técnica de la coherencia requiere tener en cuenta algunas cuestiones
metodológicas relacionadas con el tipo de referencia utilizada,
procedimiento de eliminación de artefactos extracerebrales y la
elección de las derivaciones de registro que van a utilizarse para
la obtención de los datos. Además, las posibilidades de obtener
información útil a través de la técnica de la coherencia pueden
verse aumentadas desde una perspectiva analítica que considere los
microestados cerebrales que conforman las diferentes fases del
sueño, así como un intervalo más amplio de componentes de
frecuencia.
De
acuerdo con los resultados obtenidos por los estudios que utilizan
la técnica de la coherencia durante el sueño, pueden extraerse dos
conclusiones:
1. En
general, el sueño normal se caracteriza por un incremento en el
nivel de activación de las conexiones cerebrales interhemisféricas.
En los períodos de sueño no REM, las coherencias intere
intrahemisféricas sufren un notable aumento para las frecuencias que
varían entre 1 y 14 Hz, especialmente para la actividad de husos de
sueño. Durante la fase REM, sin embargo, sólo se incrementa la
sincronización interhemisférica.
2. La
utilidad clínica de la coherencia EEG durante el sueño queda patente
en los trastornos que muestran déficit de la conectividad
interhemisférica, bien como consecuencia de lesiones neuroanatómicas
y/o degeneración neuronal (agenesia del cuerpo calloso y sida) o
bien como resultado de una asimetría funcional (depresión).
Igualmente, esta técnica ha probado ser útil para evaluar la
evolución de las entidades clínicas caracterizadas por un nivel de
consciencia bajo, como los estados comatosos. Por último, la
degeneración neuronal y los déficit neuroquímicos característicos de
la DTA sugieren que la coherencia EEG durante la fase REM podría
ofrecer índices electrofisiológicos para el establecimiento del
diagnóstico y pronóstico de esta enfermedad.
Ver
Bibliografía en el enlace.