Caracterización y detección de estados neurofuncionales
¿Qué es un estado neurofuncional?
El sistema nervioso permite mantener una relación dialéctica
con el medio que lo rodea. Utiliza parte de información proveniente
del medio externo para generar una representación individual que, en
concordancia con su propio estado, permita realizar un comportamiento adecuado
para su propio mantenimiento. Así, un cerebro “hambriento”,
con necesidades de glucosa, enviará señales para que se liberen
más moléculas desde los distintos reservorios corporales y evaluará
la información ambiental para encontrar cualquier resquicio de alimento
en el exterior. Si las necesidades son muy grandes, todo el comportamiento
estará encaminado a la consecución de alimento y el cerebro,
mientras los niveles de glucosa no sean excesivamente críticos, mostrará
un estado muy activo y con una gran capacidad para detectar alimento. Cuando
encuentre alimento y durante su consumo, el cerebro permanecerá también
muy activo, pero esta vez no para detectar más alimento, sino para
detectar cualquier señal indicativa de la aparición de un posible
competidor. Después de la consumición, sobre todo si la cantidad
fue adecuada, el cerebro modifica el comportamiento, probablemente para la
búsqueda, ahora, de un lugar reservado, al abrigo de los depredadores
y de las inclemencias meteorológicas, en el que se pueda realizar la
digestión. En ese momento el cerebro dejará de producir comportamiento
motor y quizás genere un periodo de sueño.
Resulta evidente que en cada una de estas fases el cerebro está activando
sus neuronas, circuitos y regiones de manera diferente. A veces son distintas
regiones las que se activan, otras son las mismas pero se activan de forma
distinta. A las distintas configuraciones espaciales y temporales del funcionamiento
cerebral es a lo que denominamos estado neurofuncional.
De
estos estados neurofuncionales los que mejor se conocen son los estados globales
del cerebro que diferencian un estado de vigilia de otro de sueño.
Y dentro del de sueño, los estados de sueño de ondas lentas
y el estado de sueño paradójico o de movimientos oculares rápidos.
El electroencefalograma, el electromiograma y los movimientos oculares son
las variables que se usan para diferenciar estos estados.
Por ejemplo, el cobaya presenta un ciclo vigilia-sueño en el que se pueden separa las fases que acabamos de nombrar en base a su electroencefalograma. Durante el estado de vigilia, cuando el animal está activo, presenta un EEG con una pico marcado alrededor de los 4-6 Hz,, durante la fase de ondas lentas, los componentes de alta frecuencia desaparecen y las ondas, de mayor amplitud, se concentran en la banda por debajo de los 2 Hz si bien también pueden aparecer componentes marcados alrededor de los 10 Hz. Por último, durante el sueño paradójico la amplitud general es más baja y los componentes de frecuencia se pueden alargar hasta los 40 Hz.
La actividad muscular también varía de manera clara. Durante la vigilia el electromiograma muestra un actividad tónico-fásica para cada músculo que está relacionada con la realización del movimiento en el que está implicado el músculo en cuestión. Durante la fase de ondas lentas, el patrón de activida muscular eja de mostrar actividá fásica y la actividad tónica se hace más tenue. Los movimientos durante esta fase, si existen, son redondeados y lentos. Por último durante el sueño paradójico, la actividad múscular tónica desaparece y sólo son apreciables pequeñas actividades fásicas, generalmente con una duración tan pequeña, que los movimientos que inducen apenas si son visibles.
Los movimientos oculares también son muy distintos durante las tres fases. Durante la vigilia están relacionados con el mantenimiento de la visión y la exploración del mundo visual. Mayoritariamente consisten en fijaciones, movimientos sacádicos y fases lentas del reflejo vestibulo ocular. Durante el sueño de ondas lentas, aunque los ojos no suelen quedarse inmovilizados, los movimentos se vuelven muy lentos. Durante la fase que lleva su nombre (movimientos oculares rápidos o REM, en terminología inglesa) los movimientos oculares son muy característicos, con movimientos muy rápidos que se suceden unos a otros con un patrón temporal claro, que en los cobayas, por ejemplo, suele presentar una frecuencia de 12 Hz. El ojo se mueve alternadamente desde el polo más nasal al más temporal y vuelta al nasal unas 12 veces por segundo, alcanzando velocidades máximas cercanas a los 1000 grados/s.
Además de estos tres estados generales y bien aceptados y caracterizados, ¿existen otros estados neurofuncionales que determinen nuestro comportamiento?. Muchas de las patologías de nuestro tiempo como los estados depresivos, las fatigas crónicas, las ansiedades, y un largo etcétera, que afectan profundamente nuestras acciones, se deben a modificaciones de nuestro cerebro que determinan estados neurofuncionales diferentes. Nosotros estamos interesados en caracterizar y detectar estos estados neurofuncionales. Para ello, estamos combinando técnicas de electroencefalografía y de registro de los movimientos oculares.