Las ondas alfa , o ritmo alfa , son oscilaciones neuronales en el rango de frecuencia de 8 a 12 Hz [1] que probablemente se originan a partir de la actividad eléctrica sincrónica y coherente ( en fase o constructiva) de las células marcapasos talámicas en humanos. Históricamente, también se les llama "ondas de Berger" en honor a Hans Berger , quien las describió por primera vez cuando inventó el EEG en 1924. [2]
Las ondas alfa son un tipo de ondas cerebrales detectadas mediante métodos electrofisiológicos y estrechamente relacionados, como la electroencefalografía (EEG) o la magnetoencefalografía (MEG), y pueden cuantificarse mediante electroencefalografía cuantitativa (qEEG). Se pueden registrar predominantemente en los lóbulos occipitales durante la relajación en vigilia con los ojos cerrados y fueron los primeros ritmos cerebrales registrados en humanos. [3] Las ondas alfa se reducen con los ojos abiertos y durante el sueño, mientras que aumentan durante la somnolencia. Las ondas alfa occipitales durante los períodos con los ojos cerrados son las señales cerebrales EEG más fuertes. [4]
Históricamente, se pensaba que las ondas alfa representaban la actividad de la corteza visual en un estado inactivo. Más recientemente, las investigaciones sugieren que inhiben áreas de la corteza que no están en uso o, alternativamente, que desempeñan un papel activo en la coordinación y comunicación de la red. [5] Ya sea que sean inhibidoras o desempeñen un papel activo en la atención, está relacionado con su dirección de propagación, siendo las ondas traseras de arriba hacia abajo inhibidoras y las de abajo hacia arriba ayudando a los procesos de atención visual. [6]
Se puede encontrar una variante similar a alfa llamada onda mu sobre la corteza motora primaria . [ cita necesaria ]
Algunos investigadores postulan que existen al menos dos formas de ondas alfa, que pueden tener diferentes funciones en el ciclo de vigilia-sueño.
Las ondas alfa están presentes en diferentes etapas del ciclo de vigilia-sueño. [7] El más investigado es durante el estado mental relajado, donde el sujeto está en reposo con los ojos cerrados, pero no está cansado ni dormido. Esta actividad alfa se centra en el lóbulo occipital , [8] [9] aunque se ha especulado que tiene un origen talámico. [10] Varios análisis sugieren que el alfa cortical conduce al alfa pulvinar (talámico), lo que complica las teorías predominantes sobre un marcapasos talámico. Halgren, M y col. Descubrió que alfa actúa dentro del sistema nervioso propagándose desde la corteza al tálamo y de la corteza de orden superior a la de orden inferior. [11] Los modelos experimentales y computacionales explorados por Traub RD et al. sugirió un origen específico del subtipo de neurona cortical (una lámina) y principal para el ritmo alfa visual. [12] Sobre la base del examen de pacientes con defectos visuales congénitos, se estableció que la existencia de una vía visual eficiente y completa es necesaria para el desarrollo de un patrón de actividad EEG correcto. [13] Esta onda comienza a aparecer alrededor de los cuatro meses, y tiene inicialmente una frecuencia de 4 ondas por segundo. La onda alfa madura, de 10 ondas por segundo, está firmemente establecida a los 3 años. [14]
La segunda aparición de actividad de ondas alfa es durante el sueño REM . A diferencia de la forma despierta de actividad alfa, esta forma se encuentra en una ubicación frontal-central en el cerebro. El propósito de la actividad alfa durante el sueño REM aún no se comprende completamente. Actualmente, existen argumentos de que los patrones alfa son una parte normal del sueño REM y de la idea de que indican un período de semi-excitación. Se ha sugerido que esta actividad alfa está inversamente relacionada con la presión del sueño REM. [ cita necesaria ]
Durante mucho tiempo se ha creído que las ondas alfa indican un período de vigilia durante el sueño. [ cita necesaria ] Esto se ha atribuido a estudios en los que los sujetos informan un sueño no reparador y tienen registros de EEG que informan altos niveles de intrusión alfa en el sueño. Este hecho se conoce como intrusión de ondas alfa. [15] Sin embargo, es posible que estas explicaciones sean engañosas, ya que solo se centran en las ondas alfa que se generan en el lóbulo occipital. [ cita necesaria ]
Se ha demostrado que la meditación de atención plena aumenta la potencia de las ondas alfa tanto en sujetos sanos como en pacientes. [16] Los practicantes de Meditación Trascendental han demostrado una reducción de un Hertz en la frecuencia de la onda alfa en relación con los controles. [17]
La intrusión de ondas alfa ocurre cuando las ondas alfa aparecen durante el sueño no REM cuando se espera actividad delta. Se plantea la hipótesis de que esté asociado con la fibromialgia con una mayor actividad del sueño alfa fásico correlacionada con manifestaciones clínicas de fibromialgia, como una mayor duración del dolor. [18]
A pesar de esto, la intrusión de ondas alfa no se ha relacionado significativamente con ningún trastorno importante del sueño , incluido el síndrome de fatiga crónica y la depresión mayor . Sin embargo, es común en pacientes con fatiga crónica y puede amplificar los efectos de otros trastornos del sueño. [19]
Siguiendo esta línea de pensamiento de falta de atención, un estudio reciente indica que las ondas alfa pueden usarse para predecir errores. En él, los MEG midieron aumentos de hasta un 25% en la actividad de las ondas cerebrales alfa antes de que ocurrieran errores. Este estudio utilizó el sentido común: las ondas alfa indican inactividad y, a menudo, se cometen errores cuando una persona hace algo automáticamente, o "en piloto automático", y no presta atención a la tarea que está realizando. Después de que el sujeto notó el error, hubo una disminución en las ondas alfa a medida que el sujeto comenzó a prestar más atención. Este estudio espera promover el uso de tecnología EEG inalámbrica en empleados en campos de alto riesgo, como el control del tráfico aéreo, para monitorear la actividad de las ondas alfa y medir el nivel de atención del empleado. [20]
Un estudio ha demostrado que la aparición de un ritmo alfa con los ojos abiertos puede ser un predictor del procesamiento de información visual en la memoria de trabajo. [21] Se demostró que el momento de aparición de la actividad alfa depende del tipo de estímulo en la memoria y del número de características visuales (color, forma, etc.) que necesita mantener en la memoria. Los autores sugieren que la aparición del ritmo alfa con los ojos abiertos puede indicar un cierre temporal del procesamiento de la información visual en la corteza visual primaria en los momentos en que el sujeto analiza la imagen en la memoria visual. En estos momentos, la información se procesa en las áreas de asociación de la corteza visual (áreas hV4, V3v, VO1, VO2). [22]
Un estudio sugiere que un "paradigma de parpadeo visual para guiar a los individuos a su propio ritmo cerebral (es decir, frecuencia alfa máxima)" puede dar como resultado un aprendizaje visual perceptivo sustancialmente más rápido , mantenido al día siguiente del entrenamiento.
En particular, el arrastre aceleró sustancialmente el aprendizaje en una tarea de discriminación para detectar objetivos incrustados en el desorden de fondo o para identificar patrones de vidrio radiales versus concéntricos incrustados en el ruido en comparación con el arrastre que no coincide con la frecuencia alfa de un individuo. [23] [ se necesitan citas adicionales ]
Como lo demostró el Dr. Adrian RM Upton, es posible que fuentes extrañas (fluctuaciones ambientales detectadas con un montón de gelatina en los experimentos de Upton) causen que aparezcan señales en una lectura de EEG, lo que hace que señales falsas se interpreten como ondas alfa saludables. . Este hallazgo sugiere que es posible que un EEG no plano pueda llevar a la interpretación de que un paciente todavía está vivo cuando en realidad lleva muerto hace mucho tiempo. [24]
Cecil Adams de The Straight Dope analiza este escenario:
A veces se afirma que las ondas cerebrales de Jell-O son idénticas a las de un adulto sano. Eso es claramente exagerado, pero las lecturas de Jell-O EEG se parecen bastante a un ritmo alfa humano normal. Las ondas alfa se observan cuando el paciente está despierto y en reposo con los ojos cerrados, y en algunos tipos de sueño y coma reversible. Es cierto que las ondas de gelatina son un poco más lentas y de amplitud mucho menor, apenas dentro de los límites humanos normales, pero eso no dice mucho por sí solo. La hipoxia, la encefalitis y otras afecciones médicas pueden provocar una reducción de la frecuencia y amplitud, al igual que el consumo de drogas. [25]
Las ondas alfa fueron descubiertas por el neurólogo alemán Hans Berger , inventor del propio EEG. Las ondas alfa estuvieron entre las primeras ondas documentadas por Berger, junto con las ondas beta , y mostró interés en el "bloqueo alfa", el proceso por el cual las ondas alfa disminuyen y las ondas beta aumentan cuando un sujeto abre los ojos. Esta distinción le valió a la onda alfa el título alternativo de "Ola de Berger". [ cita necesaria ]
Berger siguió el ejemplo del fisiólogo ucraniano Vladimir Pravdich-Neminsky , quien utilizó un galvanómetro de cuerda para crear una fotografía de la actividad eléctrica del cerebro de un perro. Utilizando técnicas similares, Berger confirmó la existencia de actividad eléctrica en el cerebro humano. Primero lo hizo presentando un estímulo a pacientes hospitalizados con daños en el cráneo y midiendo la actividad eléctrica en sus cerebros. Más tarde abandonó el método del estímulo y comenzó a medir los ciclos eléctricos rítmicos naturales del cerebro. El primer ritmo natural que documentó fue lo que se conocería como onda alfa. Berger fue muy minucioso y meticuloso en su recopilación de datos, pero a pesar de su brillantez, no se sintió lo suficientemente seguro como para publicar sus descubrimientos hasta al menos cinco años después de haberlos hecho. En 1929 publicó sus primeros hallazgos sobre las ondas alfa en la revista Archiv für Psychiatrie . Al principio fue objeto de burla por su técnica de EEG y sus posteriores descubrimientos sobre las ondas alfa y beta. Su técnica y sus hallazgos no obtuvieron una amplia aceptación en la comunidad psicológica hasta 1937, cuando obtuvo la aprobación del famoso fisiólogo Lord Adrian , quien se interesó particularmente en las ondas alfa. [26]
Las ondas alfa volvieron a ganar reconocimiento a principios de los años 1960 y 1970 con la creación de una teoría de biorretroalimentación relacionada con las ondas cerebrales (ver más abajo). Esta biorretroalimentación, denominada una especie de neurorretroalimentación , relacionada con las ondas alfa, es la provocación consciente de ondas cerebrales alfa por parte de un sujeto. Dos investigadores de Estados Unidos exploraron este concepto mediante experimentos no relacionados. Joe Kamiya, de la Universidad de Chicago, descubrió que algunos individuos tenían la capacidad consciente de reconocer cuándo estaban creando ondas alfa y podían aumentar su actividad alfa. Estos individuos fueron motivados a través de un sistema de recompensas de Kamiya. El segundo progenitor de la biorretroalimentación es Barry Sterman, de la Universidad de California en Los Ángeles. Estaba trabajando en el seguimiento de las ondas cerebrales en gatos y descubrió que, cuando los gatos eran entrenados para retener el movimiento motor, liberaban ondas SMR, u ondas mu , una onda similar a las ondas alfa. Utilizando un sistema de recompensa, entrenó aún más a estos gatos para que entraran en este estado más fácilmente. Más tarde, la Fuerza Aérea de los Estados Unidos se acercó a él para probar los efectos de un combustible para aviones que se sabía que causaba convulsiones en humanos. Sterman probó los efectos de este combustible en gatos previamente entrenados y descubrió que tenían una mayor resistencia a las convulsiones que los gatos no entrenados. [ cita necesaria ]
La biorretroalimentación de ondas alfa ha ganado interés por tener algunos éxitos en humanos para la supresión de las convulsiones y el tratamiento de la depresión. [27]
Las ondas alfa volvieron a ganar interés en lo que respecta a un enfoque de ingeniería para el desafío de ciencia ficción de la psicoquinesis, es decir, el control del movimiento de un objeto físico utilizando la energía que emana de un cerebro humano. En 1988, el ritmo alfa del EEG se utilizó en un experimento de interfaz cerebro-computadora para controlar el movimiento de un objeto físico, un robot. [28] [29] Fue el primer experimento que demostró el control de un objeto físico, un robot, mediante EEG. [30] [31] >