Surfing Brainwaves con EEG

Fuente: Knowing Neurons y usuarios de Wikimedia Der Lange y Ultra Necton

Las imágenes son herramientas poderosas para ilustrar datos cuantitativos y captar el interés público. Cada año, la NASA lanza muchas bellas imágenes de dunas marcianas y nebulosas distantes que ayudan a obtener fondos públicos. Del mismo modo, cuando se trata de captar titulares y captar la atención del público, los estudios de la actividad cerebral funcional a menudo funcionan mejor cuando ilustran bellamente dicha actividad como píxeles de colores que bailan en la superficie intrincada de la corteza cerebral.

escáner cerebral fMRI

Fuente: usuario de Wikimedia Commons OpenStax

Probablemente haya escuchado acerca de la resonancia magnética funcional, o fMRI , la tecnología que produce aturdidores cerebrales que se ven en las noticias de la noche. Sin embargo, estas imágenes carecen de una dimensión crítica: el tiempo. La actividad cerebral tiene lugar en una escala de tiempo de milisegundos, sin embargo, la resonancia magnética funcional capta esta actividad a una velocidad de aproximadamente un análisis cerebral completo por segundo. Esto es más bien parecido a ver una película filmada a una velocidad de un fotograma por segundo.

EEG , abreviación de electroencefalograma, es una tecnología comparativamente antigua, presentada por primera vez por Hans Berger en 1929, en la que los electrodos colocados en el cuero cabelludo registran la actividad eléctrica del cerebro ("ondas cerebrales") con una resolución de milisegundos. Al tomar miles de muestras por segundo, EEG captura el curso temporal de las respuestas neuronales subsecuentes a los estímulos. Además, el EEG es una medida directa de la actividad cerebral que tiene lugar en partes de las neuronas llamadas sinapsis y dendritas, mientras que la fMRI mide la actividad metabólica como un sustituto de la actividad sináptica y el disparo neuronal.

El autor, con un gorro de EEG.

Fuente: Joel Frohlich

Si bien uno puede suponer ingenuamente que EEG es una tecnología primitiva dada su antigüedad relativa y su incapacidad para producir imágenes sexys, las computadoras modernas producen enormes cantidades de información de las grabaciones de EEG. Aunque originalmente se registró con un lápiz móvil en forma de sismógrafo, los datos EEG digitalizados en los años 80 permitieron que las transformaciones matemáticas de las grabaciones de EEG mostraran un espectro de oscilaciones cerebrales. Diferentes oscilaciones cerebrales o "ondas cerebrales" se asocian con diferentes tareas cognitivas y procesos cerebrales. El ritmo alfa , por ejemplo, está asociado con el "ralentí" neuronal en el cerebro en reposo; el ritmo gamma se asocia con la cognición y coordinación de regiones cerebrales que procesan diferentes aspectos de la misma información.

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Con el advenimiento de las computadoras más rápidas, las matemáticas de los campos de la teoría del caos y la teoría de la información se han utilizado recientemente para cuantificar la complejidad de las grabaciones de EEG. Estas métricas ofrecen la promesa de identificar biomarcadores (firmas objetivas y cuantificables) de trastornos cerebrales como la esquizofrenia, el autismo y el Alzheimer. En la práctica clínica normal, el EEG se ha usado durante décadas para diagnosticar la epilepsia y los trastornos del sueño; también es una herramienta invaluable para observar comas y controlar la profundidad de la anestesia. Al ser económicas y altamente portátiles, las pruebas de EEG son más fáciles de administrar que las exploraciones de MRI y más prácticas para muchos propósitos.

EEG y fMRI son herramientas útiles para medir la actividad cerebral funcional, cada una con sus fortalezas y debilidades. Al estar registrado desde el cuero cabelludo, el EEG tiene una localización espacial pobre pero aborda las preguntas con su alta resolución temporal (es decir, el tiempo). Por el contrario, la resonancia magnética funcional tiene una excelente localización espacial para abordar las preguntas, pero a menudo carece de la resolución temporal para decirnos qué está sucediendo en el cerebro. Por esta razón, la resonancia magnética funcional es más apropiada cuando un investigador desea abordar una hipótesis anatómica (por ejemplo, ¿en qué región del cerebro tiene lugar esto?). El cerebro tiene un delicado equilibrio entre la segregación funcional y la integración: las tareas cognitivas están parcialmente localizadas en regiones cerebrales específicas y parcialmente distribuidas por todo el cerebro. EEG y fMRI son ambos apropiados para probar diferentes hipótesis en diferentes contextos.

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Esta publicación fue adaptada de una publicación anterior de Joel on Knowing Neurons.