El nostre cervell funciona com una ràdio? Les ones també es poden escoltar en mode 'AM' i 'FM'

Investigadors del Centre Integral de Neurociències HM CINAC, del Centre Aldo Ravelli del Departament de Ciències de la Salut de la Universitat de Milà, i de la Universitat de Trieste, han evidenciat, mitjançant un estudi sobre la malaltia de Parkinson, que les ones cerebrals poden escoltar-se en mode 'AM' i 'FM' com passa en una ràdio.

Aquesta investigació, publicada a la revista 'Nature Partner Journals Parkinson's Disease' , pot contribuir al coneixement del patró de les alteracions cerebrals al Parkinson, proporcionant el desenvolupament de noves estratègies terapèutiques.

Fins ara, l'activitat cerebral estudiada se centrava en la modulació d'amplitud dels diferents components de l'espectre de les seves freqüències, de manera anàloga a la que utilitzen les ràdios dels cotxes quan les sintonitzem en mode AM (modulació d'amplitud) . En aquest sentit, els autors també van utilitzar l'anàlisi de modulació de freqüència (FM), obtenint resultats que revelen l'existència de dos canals d'informació i dos codis diferents en el funcionament dels sistemes neuronals complexos del cervell humà.

"A més de la importància per poder comprendre les alteracions subjacents als trastorns de la malaltia de Parkinson, els resultats d'aquest estudi ens permeten establir les bases de forma més general per establir una anàlisi combinada de les maneres 'AM' i 'FM' que ens ajudaran a definir els estats cerebrals de les poblacions de neurones", ha dit el coordinador de Recerca de HM CINAC, investigador finançat per la Fundació 'La Caixa' i signant de la investigació, Guglielmo Foffani.

I és que, continua, la capacitat de processar informació sensorial i produir accions motores està regulada pels estats de repòs neurofisiològics de les xarxes cerebrals en la salut i la malaltia. "Un gran nombre de neurones que interactuen entre si generen oscil·lacions espontànies que es mouen entre diferents estats, cosa que afecta les respostes neurals i conductuals", ha aclarit Foffani.

Aquestes oscil·lacions, continua, són captades pels potencials de camp local (LFP) a escala mesoscòpica, que reflecteixen la contribució de múltiples fonts de corrent distribuïdes per les poblacions de cèl·lules del teixit cerebral.

La investigació ara publicada posa de manifest que les relacions que uneixen aquests dos codis són biològiques. Concretament, el mode 'FM' resulta ser més informatiu i precís en la definició de l'estat de les neurones. Amb vista al futur, la comunitat mèdica s'ha de replantejar la manera d'escoltar l'activitat de les poblacions neuronals utilitzant una forma combinada a través de l'ús del mode 'FM' i 'AM'.

L'escolta de les poblacions neuronals en una sola manera pot impedir la percepció de tots els missatges, ja que cada modalitat de transmissió presenta característiques complementàries entre si. Com a la ràdio, el mode 'FM' pot ser molt més precís i menys susceptible al "soroll" elèctric i les interferències.

A més, els estats cerebrals a la salut i la malaltia es defineixen per la potència o modulació espontània de l'amplitud ('AM') de les oscil·lacions neuronals en bandes de freqüència específiques. "Per contra, el possible paper de la modulació espontània de la freqüència ('FM') en la definició dels estats cerebrals fisiopatològics segueix sense estar clar. En aquesta investigació plantegem la hipòtesi que les dinàmiques espontànies 'AM' i 'FM ' de les oscil·lacions LFP codifiquen conjuntament els estats fisiopatològics al cervell humà i per poder provar-la analitzem els LFP registrats a través d'elèctrodes d'estimulació cerebral profunda al nucli subtalàmic de pacients amb malaltia de Parkinson abans i després de l'administració de levodopa", ha argumentat Foffani.

Com a exemple paradigmàtic dels estats de repòs fisiopatològics, s'avaluen les oscil·lacions beta subtalàmiques registrades en pacients amb malaltia de Parkinson abans i després de l'administració del fàrmac levodopa. Tot i que 'AM' i 'FM' són matemàticament independents, van mostrar dinàmiques correlacionades.

L''AM' va disminuir mentre que la 'FM' va augmentar amb la levodopa. L'amplitud i la freqüència instantànies estaven correlacionades també dins dels estats dopaminèrgics, amb la 'FM' seguint l''AM' en aproximadament un cicle beta. Els canvis també es van correlacionar de la mateixa manera entre estats dopaminèrgics.

Tant el component lent de la 'FM' com el component ràpid van augmentar després de la levodopa, però van contribuir de manera diferent a les correlacions 'AM'-'FM' dins i entre estats. Finalment, van proporcionar informació sobre si els pacients estaven amb levodopa o sense, amb una redundància parcial i sent la FM més informativa que la levodopa.

Així, l' 'AM' i l''FM' de les oscil·lacions beta espontànies poden codificar per separat i de manera conjunta l'estat dopaminèrgic en pacients amb malaltia de Parkinson. Aquests resultats suggereixen que els estats cerebrals estan definits no només per la dinàmica 'AM' sinó també, i possiblement de manera més prominent, per la dinàmica 'FM' de les oscil·lacions neuronals.