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ELECTROENCEFALOGRAMA (EEG) DEFINICIÓN Y
CARACTERÍSTICA PRINCIPAL
Hans Berger, fue el primero en demostrar en el año de 1929, la presencia de actividad eléctrica en el cerebro del hombre, y fue él quien nombró a esta actividad eléctrica espontánea "electroencefalograma" (EEG).
Berger estudió a través del EEG las fluctuaciones de la actividad eléctrica cerebral durante los estados de conciencia, sueño, el efecto de la hipoxia en el cerebro (falta de oxígeno) y una gran variedad de desórdenes cerebrales.
Los primeros registros que Berger realizó fueron en pacientes con defectos craneales por lesiones de guerra, lo cual le permitió colocar electrodos muy cercanos a la superficie de la corteza. Posteriormente, utilizó electrodos colocados sobre el cuero cabelludo en regiones frontales y occipitales de sujetos normales. Para el año de 1940, el método de Berger fue empleado como un test clínico neurológico; actualmente se continúa empleando en todo el mundo, siendo el único método neurofisiológico que permite el diagnóstico de epilepsia, coma y de muerte cerebral con certeza.
En resumen, el EEG es el registro de la actividad eléctrica cerebral; se realiza utilizando electrodos colocados sobre el cuero cabelludo, y se representa por una gráfica de voltaje en función del tiempo. Las oscilaciones de voltaje que se registran son producidas por los campos postsinápticos que se generan en el cerebro.
Su característica más importante es que tiene una excelente resolución temporal, esto es, muestra la actividad cerebral en milisegundos de exactitud, lo que quiere decir que lo que registra acaba de ocurrir con milisegundos de antelación en nuestro cerebro.
Su desventaja, es una baja resolución espacial, lo que significa que si bien es posible saber en qué área se registro la actividad, es decir en áreas temporales, occipitales, frontales, etcétera, no permite saber la región precisa, como puede observarse con los estudios de neuroimagen funcionales.
Un electrodo es simplemente el extremo de un circuito eléctrico que conectado a un medio, es capaz de recibir la corriente generada por dicho medio. En nuestro contexto, los electrodos son capaces de captar la actividad eléctrica generada por la comunicación interneuronal, es decir a partir de las sinapsis.
EL SISTEMA 10-20 INTERNACIONAL ¿DÓNDE SE
COLOCAN LOS ELECTRODOS?
Desde su descubrimiento e invensión, el EEG ha estado en continuo uso y desarrollo. Alrededor de la década de 1950, los investigadores se dedicaron a perfeccionar la técnica y a reunir información sobre la actividad eléctrica cerebral, así como a la construcción de la estandarización de la colocación de los electrodos en lugares específicos, a partir de la cual era posible reproducir, hacer e interpretar un EEG en cualquier lugar del mundo. En otras palabras, dicha estandarización permitió que los registros preparados en cualquier parte del mundo fueran interpretables para cualquiera, y que los electrodos se colocaran siempre sobre la misma estructura cerebral, a pesar de que los sujetos tengan diferentes formas de cabeza.
Dicha estandarización es llamada Sistema Internacional 10-20 de colocación de electrodos.
Este sistema parte de referencias anatómicas para obtener mediciones que después permitirán ubicar los puntos donde se colocarán los electrodos sobre el cuero cabelludo.
Y, ¿por qué de neuronas piramidales, cuando hay muchas otros tipos de neuronas que forman la corteza cerebral?, bien porque las neuronas piramidales además de encontrarse ampliamente en las capas más superficiales de la corteza, muestran un arreglo natural perpendicular al cuero cabelludo (donde se colocan los electrodos), y son paralelas entre sí, haciendo posible el registro de la actividad extracelular en la que están involucradas por parte de los electrodos.
Pero, no se piense que este registro es en aislado. Las neuronas piramidales con frecuencia atraviesan varias capas corticales y se ramifican abundantemente en las capas superiores, además de estar ampliamente interconectadas con otras neuronas de distinto tipo y en distintas áreas corticales y subcorticales, se estima que cada neurona piramidal hace contacto con otras 600 formando entre 7000 y 13000 sinapsis que generan potenciales. De esta forma, se exploran en su conjunto la actividad de neuronas corticales profundas y subcorticales, reflejada en las capas más superficiales de la corteza, a través de las neuronas piramidales.
Las corrientes sinápticas, generadas por la activación o comunicación sincrónica (al mismo tiempo) de todas estas neuronas que se interconectan, viajan a través del espacio extracelular. Los registros extracelulares se basan en el hecho de que los cambios de potenciales (de reposo y de acción) dentro de la neurona, que involucran este intercambio iónico, causan una corriente iónica (sináptica) a través de la membrana en el espacio extracelular, y esto es al final lo que se registra. Pero no se olvide!, se registra la corriente sináptica extracelular de las neuronas piramidales y de aquellas con las que se interconectan, de tal forma que los ritmos cerebrales que se pueden observar en el EEG son el resultado de una interacción entre excitación e inhibición de los grupos de neuronas involucradas.
Recuérdese que los potenciales nerviosos o sinápticos (tanto el de reposo como el de acción) son generados a partir de un intercambio de iones de componentes químicos positivos y negativos, como el sodio (Na+), el potasio (K+), el calcio (C-), que atraviesan la membrana celular ("la piel de la neurona"), yendo hacia el interior de la membrana (espacio intracelular), o hacia afuera (espacio extracelular).
Ahora bien, como los potenciales extracelulares o las corrientes de iones sinápticas extracelulares se registran en el órden de los microvoltios, es necesario amplificar
la actividad registrada para poder analizarla.
De esta manera, los electrodos se conectan a los componentes del electroencefalógrafo , cuya función es amplificar y registrar la actividad eléctrica cerebral.
El resultado del registro de dicha actividad se presenta gráficamente en ondas oscilantes u ondas sinusoidales de distinta forma, amplitud, frecuencia y sincronicidad. La siguiente imagen representa un periodo de tiempo de registro electroencefalográfico, cada línea da cuenta del registro de pares de electrodos.
EL SIGNIFICADO DE LA ACTIVIDAD REGISTRADA
Bien, una vez que se estableció la estandarización de la colocación de electrodos, fue necesario recoger la información normativa, es decir, a partir de la realización de miles y miles de EEG a personas normales y con patologías, de todas las edades, culturas, regiones, etcétera, para poder saber qué tipo de actividad era constante en personas normales y cuál se relacionaba con patología. Además, claro, de encontrar el significado y características de las oscilaciones en el registro electroencefalográfico. A partir de lo cual era plausible una interpretación de los EEG. Hoy en día, la interpretación de normalidad o anormalidad en los EEG a partir de los datos normativos recolectados se basa en los datos estadísticos resultantes de los años de investigación con el empleo de la técnica, que por cierto actualmente continúan, desde donde se describe la actividad y los cambios que suelen mostrar la mayoría de los sujetos tanto normales como con diferentes patologías del sistema nervioso.
están hechos para usar y detectar esta ventana o rango de frecuencias para el registro.
Así que en el EEG, pueden observarse las siguientes frecuencias o bandas anchas (se llaman bandas anchas porque cada una involucra varias frecuencias), estas son:
a. Delta (<4 Hz)
b. Theta (4.5 a 7.5 Hz)
c. Alfa (7.5 a 13 Hz)
d. Beta (14 a 30 Hz)
Algunos autores consideran que la banda beta se subdivide y contiene frecuencias de 13 a 20 Hz y de 20 a 30 Hz, otros consideran que este último rango o ventana pertenece a la banda gamma.
Es importante tener en cuenta que estas bandas muestran características parecidas, pero cambian según los estados de las personas (edad, estado de vigilia y sueño, relajación, estado de salud o patología), además, es importante no olvidar que son límites arbitrariamente determinados. Así que, es común observar que las bandas anchas no se comporten con regularidad, por lo que cada vez es más frecuente encontrar estudios con bandas más estrechas, por ejemplo, entre los rangos de 1 y 2 Hz o subdivisiones entre las bandas anchas.
Adicionalmente, se consideran también como características la morfología (forma) de las ondas y la simetría , está última característica se observa al correlacionar la amplitud de las ondas mostradas en dos áreas semejantes de la corteza cerebral.
La presentación de cada una de estas bandas, así como la oscilación, la sincronización, la morfología, y la simetría que presentan y las variaciones o los
actividad paroxística.
No obstante, debe tenerse en cuenta que existen personas con patología demostrada clínicamente y ya conocida, que no siempre muestran algunos de los paroxismos identificados, a estos se les llama falsos negativos, mientras que a las personas que muestran un EEG anormal, sin la correlación clínica de patología se les conoce como falsos positivos.
La aparición de falsos positivos puede relacionarse desde con ciertos estados psicológicos, con el nivel de maduración y hasta con la aparición de artefactos que no fueron correctamente interpretados. Se le llama artefacto o ruido, a una actividad registrada que no proviene de la corteza cerebral, sino del medio ambiente o del movimiento ocular o muscular que también llegan a captar los electrodos. De ahí la importancia de quien interprete el EEG sea un especialista en la materia, pero con todo, es necesario saber que siempre están basados en experiencias, muchas veces subjetivas.
No obstante, cuando tenemos un falso negativo (imagínese a una persona con epilepsia clínica pero que presenta un EEG normal), se procede a emplear métodos de activación, que provocan la aparición de los paroxismos. Estos métodos de activación son inocuos para la persona, como lo es en general el electroencefalograma, entre ellas se encuentran:
a. Hiperventilación (HV)
b. Apertura y cierre parpebral
c. Fotoestimulación
La HV consiste en realizar una respiración regular, profunda y con una frecuencia rápida, por lo menos 20 respiraciones por minuto durante un periodo de 3 minutos aproximadamente, lo cual favorece la hiperexcitabilidad de las neuronas de la corteza cerebral, dando lugar a paroxismos, cuando existen por supuesto.
En la apertura y cierre palpebral, se le solicita a la persona que abra los ojos alrededor de 20 segundos y que los cierre nuevamente, el número de veces que se requiera para evaluar la reactividad existente y compararla con la actividad de base (espontánea), que ocurre mientras permanece en estado de reposo y con los ojos cerrados.
La estimulación luminosa intermitente o fotoestimulación se realiza colocando frente a los ojos del paciente una lámpara estroboscópica (dispara haces de luz rápidamente) cuya intensidad y frecuencia de disparo es regulada por un controlador. Los disparos intermitentes que realiza la lampara pueden ir desde 1
hasta 50 Hz por minuto. A través de esta maniobra pueden obtenerse paroxismos o respuestas anómalas.
Los paroxismos pueden presentarse focalmente (en algunas derivaciones del registro, es decir en el registro de algunos electrodos), o bien pueden ser generalizadas y abarcar todas las derivaciones.
No olvides que al inicio de la lección te comentamos que el EEG es un estudio específico para detectar epilepsia, coma y muerte cerebral. Los paroxismos pueden ser una señal de algún tipo de epilepsia, así como anormalidades en la amplitud, frecuencia, etcétera puedan significar estado de coma y muerte cerebral.
Con frecuencia existen muchos psicólogos clínicos que piensan que con un EEG se pueden detectar algún problema de aprendizaje o personalidad, sin embargo, tienes que reconocer que sólo es específico para el diagnóstico de las patologías que hemos enunciado. El EEG puede apoyar en el diagnóstico de otro tipo de trastornos, pero no es específico ni concluyente, es decir, imagínese que se está ante un caso de sospecha de dislexia (trastorno del desarollo que limita o impide la adquisición de lectura por disfunción cerebral), o bien, frente a un TDAH (trastorno por déficit de atención con hiperactividad), algunos pensarán que realizando un EEG, podrán saber con certeza la existencia del trastorno, esto no es real, porque el EEG no es específico para esto, y el diagnóstico de este tipo de trastornos es meramente clínico. Es posible que estudiando este tipo de casos con EEG se llegue a hallar alguna actividad eléctrica anormal, pero también es posible que no se tenga ningún resultado anormal. Como psicólogo debes saber esto!
Por otro lado, recuerda que las interpretaciones del EEG tradicional o convencional se realizan mediante la inspección visual del especialista, esto naturalmente ha
exacta de las ondas en las diferentes bandas y su amplitud.
Los pasos para lograr la cuantificación del EEG computarizado son:
- Realizar la digitalización de la señal. Consiste en tomar muestras de la actividad eléctrica cerebral en cierto intervalos de tiempo, y asignarles sus valores numéricos. Debe cuidarse que se registren frecuencias más altas a aquellas que interesa estudiar, de no ser así, con el análisis pueden perderse datos que se encuentran en frecuencias más altas que las registradas.
Con base en estas muestras, se reconstruye digitalmente el trazo original en la computadora con bastante exactitud.
- Los datos numéricos obtenidos se analizan espectralmente (Análisis espectral), mediante la transformación rápida de Fourier (FFT). Éste, descompone la actividad encefalográfica total en sus ondas que lo componen, obteniendo los componentes de frecuencia por bandas. En concreto, el porcentaje de frecuencia de las bandas que se presentan (alfa, delta, theta, etcétera), llamada potencia relativa, y la cuantificación del tamaño de las ondas, es decir, su amplitud, llamada potencia absoluta.
Para realizar esta transformación se requiere escoger segmentos del EEG que muestren las características especiales del registro en cuestión y que no tengan ningún artefacto o ruido, es decir, actividad electrica que se sabe de antemano que no se origina en el cerebro, actividad ocular, muscular o cualquier movimiento externo que llegue a registrarse en el electro. Por lo anterior, los segmentos no llevan continuidad en el tiempo, son segmentos cortos que se escogen en diferentes momentos o tiempos del electro (siempre deben ser de un mismo momento o estado: relajación, vigilia, somnolencia, sueño). De esta manera, los segmentos o también llamadas ventanas del EEG, escogidos para su transformación en el dominio de la frecuencia ya no guardan la relación con el tiempo y el análisis espectral convierte los datos del EEG, que en el inicio tuvieron relación con el tiempo en una serie de datos relacionados con la frecuencia y que pueden ser analizados estadísticamente. La siguiente, es una imagen del espectro que se origina.
Medidas espectrales y neurometría
Las medidas espectrales que arroja el EEGc se calculan por los datos de las bandas anchas (alfa, delta, theta, beta y total), o bien por frecuencias estrechas (si se requiere) y por regiones. Las medidas comúnmente usadas son:
a. Potencia Absoluta , con esta medida se cuantifican el tamaño de las ondas, o sea, su amplitud.
b. Potencia Relativa , es el porcentaje de potencias en cada banda de frecuencias. La suma de valores de la potencia relativa en todas las bandas calculadas es uno (100%).
c. Relación de potencias , corresponde con una medida de simetría, si la relación es la misma en dos áreas homólogas (p. ej. los dos hemisferios cerebrales), la relación de potencia es igual a 1, lo que significaría igualdad en los dos hemisferios.
d. Coherencia. Se refiere a la semejanza de las ondas cerebrales en regiones especialmente separadas sobre la piel cabelluda. En el caso de que dos áreas desempeñen la misma actividad, la coherencia es igual a 1; cuando dos áreas están involucradas en actividades completamente diferentes es igual a 0.
La epilepsia, por ejemplo, está asociada a valores de coherencia altos.
e. Frecuencia dominante o promedio de frecuencias: Medida que muestra el
mapas topográficos.
Los mapas topográficos son útiles para estudiar la distribución de los potenciales eléctricos sobre la superficie de la cabeza. Es un método de visualización en dos o tres dimensiones.
Las medidas espectrales se dividen en rangos, y a cada rango se le asigna algún tipo de color. Los colores correspondientes se proyectan en modelos esféricos, en imágenes tomográficas o de resonancia magnética, mostrándose como sigue:
ojo! no confundir con una técnica de neuroimagen, el proceso es electrofisiológico, aunque puede mostrar los resultados en imagenes. De hecho, ha esto comúnmente se le conoce como mapeo cerebral, aunque no es otra cosa que un EEG computarizado mostrado en mapas topográficos.
LOS POTENCIALES RELACIONADOS CON EVENTOS
(PRE)
Hemos visto el método electrofisiológico por excelencia, el EEG. Ahora veremos los potenciales relacionados con eventos (PRE), pero antes, es importante tener muy claro, que cuando se obtiene un EEG, el registro de la actividad cerebral que se obtiene es espontáneo, o mejor dicho, la actividad que se registra es ESPONTÁNEA , simplemente la persona permanece en estado de reposo mientras se le realiza, y si bien puede entrar en alguna etapa de sueño mientras se le practica, en realidad no hace ninguna actividad expresa. Pero... en los PRE sí, de ahí que se les conozca como el registro de la actividad eléctrica cerebral PROVOCADA.
Los PRE se emplean para conocer las bases fisiológicas de procesos sensoriales, perceptivos, motores y cognitivos como: atención, memoria, lenguaje, etcétera.
Nuevamente, su gran ventaja es la gran resolución temporal que posée, permite la evaluación en tiempo real de la relación dinámica entre la actividad cerebral y el proceso sensorial, motor o cognitivo que se esté estudiando; su desventaja, baja resolución espacial.
En concreto, los PRE reflejan cambios en la actividad eléctrica cerebral relacionados temporalmente (o sea en el tiempo), con un estímulo que los dispara y que está ligado a un proceso sensorial, perceptivo, motor o cognoscitivo.
Los procesos cognoscitivos se refieren a lo que se conoce como percepción, atención, memoria, lenguaje, toma de decisiones, razonamiento, etcétera. El estudio de estos procesos constituye el objeto de la psicología cognoscitiva.
Esta disciplina estudia la conducta en situaciones de laboratorio para elaborar conclusiones sobre los procesos mentales (cognoscitivos), y se relaciona con la neurociencia cognoscitiva, que utiliza métodos como los PRE para tratar de relacionar la actividad cerebral con las medidas conductuales.
Al igual que el EEG (porque los PRE parten del EEG), los PRE dan cuenta de la actividad sincrónica de células piramidales (que ya vimos que están sumamente conectadas con otras), situadas en la superficie de la corteza, pero ante una actividad previamente planeada y controlada.
Para que se entienda un poco mejor, imágina que te gustaría conocer la actividad cerebral resultante ante una tarea muy simple, apretar un botón de una computadora, cada vez que aparece un estímulo visual específico en la pantalla de manera intermitente y entre muchos otros estímulos, con lo cual, básicamente
PRE EXÓGENOS Y ENDÓGENOS
Los PRE consisten de una serie de cambios de voltaje que se visualizan como picos positivos o negativos (valles), y se presentan en tiempos sucesivos a partir de la presentación del estímulo. A estos picos de voltaje se les llama COMPONENTES DE LOS PRE.
Los componentes exógenos son aquellos que se presentan antes de los 100 milisegundos de latencia una vez que se ha presentado el estímulo.
La latencia es el tiempo que pasa a partir de la presentación del estímulo y la aparición de la respuesta frente a él.
Estos componentes se determinan a partir de las características del estímulo
presentado (intensidad, frecuencia, color, tamaño, etcétera), que dicho sea de paso, teóricamente pueden ser visuales, auditivos, olfativos, gustativos o táctiles, aunque los más estudiados son los visuales y los auditivos.
Estos componentes, es decir, los que aparecen antes de 100 ms, que como decíamos, son los llamados exógenos, no están relacionados con procesos psicológicos o cognitivos, de ahí que se diga que son relativamente insensibles a los cambios en el estado psicológico del sujeto, más bien se relacionan simplemente con la respuesta visual o auditiva ante el estímulo, simplemente; su aparición en el tiempo se relaciona con la indemnicidad (normalidad), en la captación y codificación del estímulo por parte de las vías cerebrales involucradas en esto. por ello estos componentes son muy consistentes entre poblaciones de sujetos, y cualquier desviación en su tiempo de aparición en el registro y en su morfología puede indicar confiablemente una disfunción sensorial o neurológica.
A través de un PRE exógeno visual, puede observarse un deterioro visual relacionado con la enfermedad de esclerosis múltiple, por ejemplo. Esta enfermedad es desmielinizante, la mielina que recubre los axones de las neuronas comienza a perderse, las personas que padecen de esta enfermedad van perdiendo capacidades sensoriales, motoras y cognitivas hasta que fallecen, regularmente, la desmielinización comienza con las vías visuales, no porque se presente inicialmente ceguera, sino porque el tiempo en que se codifican los estímulos visuales comienza a ser mayor, así que un PRE de este tipo puede aportar datos que apoyen al diagnóstico, que naturalmente, realiza un neurólogo.
En contraste, los componentes que típicamente aparecen después de los 100 milisegundos son sensibles a los cambios en el estado psicológico del sujeto, al significado y por lo tanto, al procesamiento de los estímulos o a las demandas en el procesamiento de información requeridas por una tarea. Estos son los llamados
