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Lunes, 22 de julio de 2019
Neurociencia

Estimulación eléctrica del cerebro: una exploración que lleva más de un siglo

Ricardo Martínez

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Foto: psicologiaymente.com
Foto: psicologiaymente.com

A inicios de abril, en la prestigiosa revista Nature Neuroscience se publicó un estudio que anuncia que la estimulación eléctrica del cerebro puede mejorar las capacidades de memoria en sujetos de edades más avanzadas. Se trata de una práctica que ha mostrado muchos avances en los últimos años, a la que conviene prestar mucha atención.

En 1870, los investigadores alemanes Eduard Fritsch y Gustav Hitzig descubrieron que si se aplicaban corrientes eléctricas a la corteza cerebral de un perro esto causaba que ciertas partes del cuerpo del animal doméstico se movieran. Algo similar a lo que había descubierto Luigi Galvani en Italia con las ranas un siglo antes, cuando al aplicar corriente eléctrica a la médula espinal del batracio, lograba que se le contrajeran los músculos.

De estos dos hallazgos quedó claro que el cerebro y el sistema nervioso central operan, hasta alguna medida, por medio de impulsos de electricidad, lo que llevó al desarrollo de la electroencefalografía hacia 1929, cuando se descubrió la manera de registrar la actividad eléctrica encefálica. Hallazgo que, posteriormente, se empezó a asociar a las más diversas actividades, no solo motoras, sino que mentales, como la visión y otros sistemas de percepción, como la toma de decisiones o el procesamiento del lenguaje.

En esos años la incógnita era si el proceso de registrar la actividad cerebral con el método de la electroencefalografía (EEG) podía realizarse a la inversa, esto es, si se podía estudiar la actividad cerebral no tomando datos de la electricidad en la corteza, sino que haciendo pasar electricidad por la misma para estudiar los procesos cognitivos (como la atención, la memoria o la resolución de problemas -matemáticos u otros-).

El sistema consistía en hacer pasar a través del cráneo un impulso magnético (no eléctrico) y observar si esto afectaba la cognición o la conducta. Al método se le denominó "estimulación magnética transcraneana" (EMT).

Fue en 1985 que el doctor Anthony Barker, del Departamento de Medicina Física de la Universidad de Sheffield, publicó el primer estudio con una técnica como la que se estaba buscando. El sistema consistía en hacer pasar a través del cráneo un impulso magnético (no eléctrico) y observar si esto afectaba la cognición o la conducta. Al método se le denominó estimulación magnética transcraneana (EMT), aunque hoy se conoce más por su sigla en inglés, TMS (transcraneal magnetic stimulation).

El TMS vino a completar un pool de mecanismos para observar el cerebro en funcionamiento, entre los que destacan sistemas de neuroimagen como el fMRI (imagen de resonancia magnetica funcional, así, con la "f" en minúscula), el PET (tomografía de emisión de positrones) o el mismo EEG. La radical diferencia es que el TMS no corresponde a un sistema de registro (de actividad de la corteza), sino que a uno de estimulación. Lo que significa que, en lugar de tomar datos de lo que el cerebro "hace", se "obliga" al cerebro a hacer, o a no hacer ciertas cosas.

Sacar a cien

Una de las mayores gracias del TMS es que el aparato para aplicar la técnica resulta sumamente barato en el mercado de la neurociencia. Mientras que un magnetoencefalograma (conocido como MEG, un aparato que es mitad EEG, mitad fMRI o PET) puede costar unos USD 2 millones (la página de la empresa que los fabrica tiene el detalle de todos los MEG con mapa incluido, los que no rebasan los dos centenares), que un fMRI o un PET tienen costos que oscilan entre uno y tres millones de dólares, y que un EEG puede llegar a costar (cuando tiene los canales -sensores- suficientes) unos 150 mil dólares aproximadamente; un TMS solo cuesta entre unos diez mil y unos cincuenta mil dólares. Una ganga.

Ello ha provocado que haya en la actualidad una explosión de estudios con este procedimiento. Una búsqueda rápida de papers en Google Scholar arroja que existen del orden de 20.000 investigaciones publicadas en revistas de alto impacto científico usando TMS en los últimos años. Se trata de una técnica barata y hasta medio portátil, si se considera que los TMS se pueden llevar de un lado a otro, no como los fMRI, que para trasladarlos requerirían de un camión de mudanzas, además de romper la pared del laboratorio para retirarlo.

Hackeando el cerebro

Según Jamie Ward en su manual The Student Guide to Cognitive Neuroscience (La guía de estudio de la neorociencia cognitiva), publicado por Taylor & Francis en 2015, el TMS tiene la gracia de que, al hacer pasar un campo magnético velozmente a través del cráneo, esto hace que las neuronas que se encuentran en el recorrido "disparen" (se activen; de hecho "firing" en inglés es el término técnico para este fenómeno). Y, cuando las neuronas disparan, ello hace que no estén disponibles para la tarea que comunmente hacen, como cuando le pasamos una bandeja grande a alguien que iba a llevarse un plato a la cocina: no puede llevarse -hacer- ambas cosas al mismo tiempo.

Para todos los efectos, el impacto de la estimulación magnética transcraneana resulta en que produce una especie de "lesión virtual" en el cerebro, la que dura solo unos instantes y, aseguran los investigadores que usan esta técnica, no tiene efectos de más largo plazo.

Simulando una lesión

La idea de "lesión virtual" resulta clave para entender qué es lo que hace al TMS tan atractivo. Desde tiempos literalmente inmemoriales los seres humanos, en especial los médicos, descubrieron que una lesión en el cerebro afectaba la conducta y los procesos cognitivos. En efecto, el documento más antiguo que relaciona una lesión con problemas de conducta es el Papiro Smith, un texto médico quirúrgico del antiguo Egipto que data de aproximadamente de 1.600 a.C, o sea, que tiene la friolera de 3.600 años.

En este papiro, en una de sus secciones, se señala "cómo fracturas abiertas en el hueso temporal del cráneo produjeron trastornos en el lenguaje de dos sujetos, los cuales lloraban por ser incapaces de expresarse adecuadamente y a los cuales se les daba un mal pronóstico y se descartaba cualquier tipo de tratamiento para sus dolencias", según expresa el sitio Hablemos de Neurociencia.

El estudio de lesiones cerebrales ha sido, por lo mismo, uno de los métodos más recurridos cuando se requiere saber qué parte del cerebro hace qué cosa.

El estudio de lesiones cerebrales ha sido, por lo mismo, uno de los métodos más recurridos cuando se requiere saber qué parte del cerebro hace qué cosa y, en el siglo XIX permitieron, por ejemplo, los primeros modelos de neurolingüística (el campo de estudio que indaga entre la relación entre el cerebro y el lenguaje) a partir de los trabajos de Wernicke y Brocá.

La idea tras esto es simple y se denomina el modelo estándar de la cognición cerebral: las distintas actividades mentales son ejecutadas por zonas del cerebro diferentes. Por ejemplo, usando un mapa que utilizan mucho los neurocientíficos y las neurocientíficas, el de las Áreas de Brodmann (BA, por su sigla en inglés), se ha hallado que el control del movimiento de los ojos se encuentra en la BA8, en el lóbulo frontal, o que los primeros momentos del procesamiento visual en la corteza suceden en la BA17, en el lóbulo occipital, y así.

Si esto es cierto, una lesión en un BA determinada hace que la actividad a la que se aboca dicha área resulte alterada, por ejemplo, en el caso de las lesiones en áreas del lenguaje, cuyo efecto se denomina "afasia" y, si la lesión es un poco menos grave, "disfasia".

Uno de los problemas que involucra el estudio de las lesiones es que a menudo estas ocurren por un accidente, sea traumatológico o aquellos asociados a problemas cerebrovasculares, virus, tumores u otras situaciones, y, en consecuencia, raramente están localizados de manera precisa en una zona específica de la corteza. En algunos casos nunca se ha encontrado personas con lesiones particulares en ciertas áreas o grupos de áreas.

El segundo problema, incluso más significativo que el de la localización, estriba en que los cerebros suelen adaptarse a las lesiones, esto es, que un cerebro lesionado puede cambiar de funciones de modo de poder realizar la tarea que tenía asignada una zona en específico. Esta es la llamada "plasticidad cerebral". Estudiar un cerebro lesionado puede significar estudiar un cerebro que actúa y cogniza de forma única, lo que no permite conclusiones cerradas sobre las zonas y la cognición.

El TMS puede usarse para crear esta "lesión virtual" en un área muy específica del cerebro y, además, se puede desplazar esta "lesión virtual" en un mismo sujeto. Del mismo modo, el pulso magnético dura unos pocos milisegundos, por lo que permite sacar conclusiones sobre en qué momento se realizan ciertas funciones temporales. Pero, lo más importante, es que, a diferencia de las lesiones reales, no permanece su efecto en el tiempo.

El uso terapéutico

Además de todas las ventajas de la estimulación magnética transcranial que se han detallado, quizá lo más significativo es que los especialistas la están usando terapéuticamente. Según se documenta, el TMS, particularmente en su versión repetitiva (donde en una sesión el sujeto recibe varios pulsos magnéticos sucesivamente), se ha empezado a usar para el tratamiento del parkinson, la depresión, la ansiedad o trastornos del sueño, entre otros.

El TMS, particularmente en su versión repetitiva se ha empezado a usar para el tratamiento del parkinson, la depresión, la ansiedad o trastornos del sueño, entre otros.

Según reporta a inicios de abril Reuters, mediante el uso de un mecanismo similar al TMS, llamado tACS (transcranial alternating-current stimulation) se "encontró que la disminución -relacionada con la edad- de la memoria de trabajo puede revertirse al estimular dos áreas clave del cerebro a un ritmo específico".

Estos resultados, aunque iniciales, son muy provocadores puesto que implican que con procesos de estimulación se puede tratar ciertos problemas neurológicos. Sin embargo, hay que tener en consideración que este tipo de técnicas aún están en desarrollo y que se requiere de estudios muy longitudinales a lo largo de muchas décadas para determinar todos los pro y contras del procedimiento.

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