Las matemáticas traducen el lenguaje del encéfalo
Nuestra inteligencia, capacidades cognitivas y comportamiento son el resultado de cálculos realizados por neuronas en el encéfalo. Para comprender el funcionamiento del encéfalo, es necesario medir la actividad eléctrica de esas neuronas. Los procedimientos invasivos de investigación solo pueden realizarse en animales. En el caso de las personas, normalmente para medir los potenciales eléctricos de la superficie del encéfalo únicamente se puede emplear un electroencefalograma(se abrirá en una nueva ventana) (EEG).
¿De dónde proceden los datos del EEG?
El electroencefalograma es una potente herramienta que registra la actividad eléctrica del encéfalo mediante electrodos colocados sobre el cuero cabelludo. Ha sido fundamental en el estudio atraumático de la actividad encefálica, incluida la percepción, la cognición y la función motora en la salud y la enfermedad. Los datos del EEG se presentan en forma de picos y ondas de tensión, cuyas fluctuaciones emergentes representan la actividad eléctrica de numerosas neuronas. Además, se pueden localizar anatómicamente las áreas del encéfalo que producen una determinada distribución topográfica de los valores de tensión del EEG. Sin embargo, aún se desconocen los mecanismos encefálicos subyacentes responsables de estas oscilaciones en el EEG. Además, no podemos correlacionar los datos del EEG con circuitos neuronales específicos del encéfalo, ni determinar qué tipos de neuronas producen esta actividad. El objetivo principal del proyecto ESNECO(se abrirá en una nueva ventana) era desarrollar métodos matemáticos de análisis de los EEG de la superficie encefálica que permitieran a los científicos estimar la actividad y las características de diferentes tipos de neuronas dentro del encéfalo.
Un planteamiento matemático del análisis de los datos del EEG
La investigación se llevó a cabo con el apoyo de las Acciones Marie Skłodowska-Curie(se abrirá en una nueva ventana) y se centró en el desarrollo de un nuevo conjunto de algoritmos matemáticos para medir la actividad de las neuronas del encéfalo a partir de registros de EEG. «El algoritmo matemático generado nos permitió analizar el registro de EEG y traducir la información en parámetros y propiedades neuronales del encéfalo», subraya el coordinador del proyecto, Stefano Panzeri. El algoritmo de ESNECO(se abrirá en una nueva ventana) tiene aplicaciones inmediatas tanto en la investigación en neurociencia cognitiva como en el entorno clínico, no solo para comprender la función del encéfalo humano, sino también para rastrear los cambios en la actividad encefálica durante la enfermedad. Su uso en experimentos de neurociencia cognitiva permitirá a los científicos comprender mejor cómo computa el encéfalo en condiciones normales para completar las funciones cognitivas. Es más, su aplicación a los datos clínicos facilitará la investigación sobre lo que ocurre realmente en el encéfalo durante las distintas fases de ciertos trastornos. Esta información es fundamental para valorar y diseñar nuevos tratamientos que puedan restablecer las funciones normales. Según Panzeri: «El siguiente paso para nosotros es distribuir estos algoritmos para que puedan aplicarse a datos clínicos de trastornos del espectro autista. Esto ayudará a los investigadores a desvelar la base neuronal de estos trastornos y a diseñar tratamientos adecuados».
