La red recientemente descubierta es un avance significativo en la investigación sobre la neurobiología del estado de ánimo y podría servir como un biomarcador para ayudar a los científicos a desarrollar nuevas terapias para ayudar a las personas con trastornos del estado de ánimo, como la depresión.
La mayoría de las investigaciones del cerebro humano sobre los trastornos del estado de ánimo se han basado en estudios en los que los participantes están en un escáner de resonancia magnética funcional y observan imágenes perturbadoras o escuchan historias tristes. Estos estudios han ayudado a los científicos a identificar las áreas del cerebro asociadas con la emoción en personas sanas y deprimidas, pero no revelan mucho sobre las fluctuaciones naturales del estado de ánimo que experimentan las personas a lo largo del día ni proporcionan información acerca de los mecanismos reales de la actividad cerebral que subyacen al estado de ánimo.
La investigación recientemente publicada por el neurocirujano y neurocientífico de UCSF Edward Chang y el psiquiatra y neurocientífico Vikaas Sohal, ambos miembros del Instituto Weill de Neurociencias de UCSF y el recientemente lanzado Centro para Desórdenes del Estado de Ánimo de UCSF, ha comenzado a llenar estos vacíos en nuestra comprensión de la neurociencia del estado de ánimo registrando continuamente la actividad cerebral durante una semana o más en voluntarios humanos y vinculando sus cambios de humor diarios con patrones específicos de actividad cerebral.
VISTA DE LOS SUSTRATOS NEURONALES REALES DEL ESTADO DE ÁNIMO
“Es notable que podamos ver los sustratos neuronales reales del estado de ánimo humano directamente desde el cerebro –dice Chang–. Los hallazgos tienen implicaciones científicas para entender cómo las regiones cerebrales específicas contribuyen a los trastornos del estado de ánimo, pero también implicaciones prácticas para identificar biomarcadores que podrían utilizarse para la nueva tecnología diseñada para tratar estos trastornos, que es una de las principales prioridades de nuestro esfuerzo SUBNETS”.
Los científicos reclutaron a 21 pacientes voluntarios con epilepsia a los que se les habían implantado de 40 a 70 electrodos en la superficie del cerebro y en estructuras más profundas del cerebro como parte de la preparación estándar para la cirugía para extirpar el tejido cerebral que causa convulsiones. Los investigadores registraron una amplia gama de actividad cerebral en estos pacientes en el transcurso de siete a 10 días, centrándose particularmente en ciertas estructuras cerebrales profundas que se han implicado previamente en la regulación del estado de ánimo.
Mientras tanto, se registró con regularidad el estado de ánimo de los pacientes a lo largo del día con un software en sus tabletas. Después, los investigadores utilizaron algoritmos computacionales para hacer coincidir los patrones de actividad cerebral con los cambios en el estado de ánimo del que informaron los pacientes. Estos nuevos algoritmos fueron desarrollados por el autor principal, Lowry Kirkby, investigador postdoctoral en el laboratorio de Sohal, y Francisco Luongo, exalumno del Programa de Graduados en Neurociencia de la UCSF.
Para evitar sesgar su análisis al inicio, el equipo no miró las encuestas de estado de ánimo de inmediato; sino que primero analizó las grabaciones a largo plazo de la actividad cerebral en cada participante para identificar las llamadas redes de coherencia intrínseca (NIC, por sus siglas en inglés). Las NIC son grupos de regiones cerebrales cuyos patrones de actividad fluctúan regularmente juntos en una frecuencia común (como los miembros de una banda universitaria, que marchan al unísono). Se usó esta sincronización como una pista sobre las regiones del cerebro que se comunican entre sí de maneras potencialmente importantes.
Entonces, para comparar los resultados en los cerebros únicos y las distintas colocaciones de electrodos de los 21 participantes de la investigación, los investigadores mapearon los NIC de cada sujeto en diagramas de conectividad neuronal. La comparación de estos registros estandarizados de actividad de la red a través de los sujetos reveló varias “hermandades”: grupos de regiones cerebrales que se sincronizaron repetidamente en frecuencias específicas y, por lo tanto, representaban redes cerebrales funcionales.
Una hermandad fue muy activa y coordinada en 13 participantes de la investigación, todos los cuales también obtuvieron puntajes altos en una evaluación psicológica de la ansiedad realizada antes del inicio del estudio. En estas mismas personas, los cambios en la actividad de esta red cerebral también estaban altamente correlacionados con episodios cotidianos de ánimo bajo o deprimido.
Esta red relacionada con el estado de ánimo se caracterizó por las llamadas ondas beta, oscilaciones sincronizadas entre 13 y 30 ciclos por segundo, en el hipocampo y la amígdala, dos regiones cerebrales profundas que durante mucho tiempo se han vinculado, respectivamente, a la memoria y las emociones negativas.
Sohal dice que el equipo de investigación se sorprendió al principio por la claridad del hallazgo. “Nos sorprendió mucho identificar una única señal que explicara casi por completo los episodios de estado de ánimo deprimido en un grupo tan numeroso de personas –afirma Sohal–. Hallar un biomarcador tan poderosamente informativo fue más de lo que esperábamos en esta etapa del proyecto”.
Sorprendentemente, este poderoso vínculo entre las ondas beta vinculadas con el estado de ánimo en la amígdala y el hipocampo estuvo totalmente ausente en otros ocho participantes de la investigación, todos con una ansiedad preexistente comparativamente baja, sugiriendo nuevas preguntas sobre cómo los cerebros de las personas propensas a la ansiedad pueden diferir de otros en cómo procesan las situaciones emocionales.
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