El ritmo mu sensoriomotor , también conocido como ritmos de onda mu , de peine o wicket o ritmos arciformes, son patrones sincronizados de actividad eléctrica que involucran una gran cantidad de neuronas , probablemente de tipo piramidal , en la parte del cerebro que controla el movimiento voluntario. [1] Estos patrones, medidos mediante electroencefalografía (EEG), magnetoencefalografía (MEG) o electrocorticografía (ECoG), se repiten a una frecuencia de 7,5 a 12,5 (y principalmente de 9 a 11) Hz y son más prominentes cuando el cuerpo está físicamente en reposo. [1] A diferencia de la onda alfa , que ocurre con una frecuencia similar sobre la corteza visual en reposo en la parte posterior del cuero cabelludo, el ritmo mu se encuentra sobre la corteza motora , en una banda aproximadamente de oreja a oreja. Las personas suprimen los ritmos mu cuando realizan acciones motoras o, con práctica, cuando visualizan realizar acciones motoras. Esta supresión se denomina desincronización de la onda porque las formas de onda del EEG son causadas por un gran número de neuronas que se activan en sincronía. El ritmo mu incluso se suprime cuando se observa a otra persona realizando una acción motora o un movimiento abstracto con características biológicas. Investigadores como VS Ramachandran y sus colegas han sugerido que esto es una señal de que el sistema de neuronas espejo está involucrado en la supresión del ritmo mu, [2] [3] aunque otros no están de acuerdo. [4]
El ritmo mu es de interés para diversos estudiosos. Los científicos que estudian el desarrollo neuronal están interesados en los detalles del desarrollo del ritmo mu en la infancia y la niñez y su papel en el aprendizaje. [5] Dado que un grupo de investigadores cree que el trastorno del espectro autista (TEA) está fuertemente influenciado por un sistema de neuronas espejo alterado [2] [6] [7] y que la supresión del ritmo mu es una indicación posterior de la actividad de las neuronas espejo, [3 ] muchos de estos científicos han despertado un interés más popular en la investigación de la onda mu en personas con TEA. Varios investigadores también están en el proceso de utilizar ritmos mu para desarrollar una nueva tecnología: la interfaz cerebro-computadora (BCI). Con la aparición de los sistemas BCI, los médicos esperan brindar a la población con discapacidades físicas graves nuevos métodos de comunicación y un medio para manipular y navegar en sus entornos. [8]
El sistema de neuronas espejo consiste en una clase de neuronas que se estudió por primera vez en la década de 1990 en monos macacos . [7] Los estudios han encontrado conjuntos de neuronas que se activan cuando estos monos realizan tareas simples y también cuando los monos ven a otros realizando las mismas tareas simples. [9] Esto sugiere que desempeñan un papel en el mapeo de los movimientos de otras personas en el cerebro sin realizar realmente los movimientos físicamente. Estos conjuntos de neuronas se denominan neuronas espejo y juntas forman el sistema de neuronas espejo. Las ondas Mu se suprimen cuando estas neuronas se activan, un fenómeno que permite a los investigadores estudiar la actividad de las neuronas espejo en humanos. [10] Existe evidencia de que las neuronas espejo existen tanto en humanos como en animales no humanos. Son de particular interés la circunvolución fusiforme derecha , el lóbulo parietal inferior izquierdo , la corteza parietal anterior derecha y la circunvolución frontal inferior izquierda. [7] [11] [12] Algunos investigadores creen que la supresión de la onda mu puede ser una consecuencia de la actividad de las neuronas espejo en todo el cerebro y representa un procesamiento integrador de nivel superior de la actividad de las neuronas espejo. [3] Las pruebas realizadas tanto en monos (utilizando técnicas de medición invasivas) como en humanos (utilizando EEG y fMRI ) han descubierto que estas neuronas espejo no sólo se activan durante las tareas motoras básicas, sino que también tienen componentes que se ocupan de la intención. [13] Hay evidencia de un papel importante para las neuronas espejo en humanos, y las ondas mu pueden representar un alto nivel de coordinación de esas neuronas espejo. [3]
Una conceptualización fructífera de las ondas mu en uso pediátrico es que la supresión de las ondas mu es una representación de la actividad que ocurre en el mundo y es detectable en las redes frontal y parietal . [3] Una oscilación en reposo se suprime durante la observación de información sensorial como sonidos o imágenes, generalmente dentro de la región cortical frontoparietal (motora). [3] La onda mu es detectable durante la infancia ya entre los cuatro y seis meses, cuando la frecuencia máxima que alcanza la onda puede ser tan baja como 5,4 Hz . [5] [14] Hay un rápido aumento en la frecuencia máxima en el primer año de vida, [14] y a los dos años la frecuencia normalmente alcanza los 7,5 Hz. [11] La frecuencia máxima de la onda mu aumenta con la edad hasta la madurez hasta la edad adulta, cuando alcanza su frecuencia final y estable de 8 a 13 Hz. [5] [11] [14] Estas frecuencias variables se miden como actividad alrededor del surco central , dentro de la corteza rolándica. [3]
Se cree que las ondas Mu son indicativas de la capacidad de imitación en desarrollo del bebé . Esto es importante porque la capacidad de imitar juega un papel vital en el desarrollo de las habilidades motoras , el uso de herramientas y la comprensión de la información causal a través de la interacción social. [11] La imitación es integral en el desarrollo de habilidades sociales y la comprensión de señales no verbales. [5] Las relaciones causales se pueden establecer a través del aprendizaje social sin requerir experiencia de primera mano. En la ejecución de acciones, las ondas mu están presentes tanto en bebés como en adultos antes y después de la ejecución de una tarea motora y la desincronización que la acompaña. Sin embargo, al ejecutar una acción orientada a un objetivo, los bebés exhiben un mayor grado de desincronización que los adultos. Al igual que con la ejecución de una acción, durante la observación de la acción las ondas mu de los bebés no sólo muestran una desincronización, sino que muestran una desincronización de mayor grado que la evidenciada en los adultos. [5] Esta tendencia a cambios en el grado de desincronización, en lugar de cambios reales en la frecuencia, se convierte en la medida del desarrollo de la onda mu a lo largo de la edad adulta, aunque la mayoría de los cambios tienen lugar durante el primer año de vida. [14] Comprender los mecanismos que se comparten entre la percepción y la ejecución de la acción en los primeros años de vida tiene implicaciones para el desarrollo del lenguaje . El aprendizaje y la comprensión a través de la interacción social provienen de la imitación de movimientos y sonidos de las vocales. Compartir la experiencia de prestar atención a un objeto o evento con otra persona puede ser una fuerza poderosa en el desarrollo del lenguaje. [15]
El autismo es un trastorno que se asocia con déficits sociales y comunicativos. Aún no se ha identificado una causa única del autismo, pero se ha estudiado específicamente el papel de la onda mu y el sistema de neuronas espejo en este trastorno. En un individuo con un desarrollo típico, el sistema de neuronas espejo responde cuando observa a alguien realizar una tarea o cuando él mismo la realiza. En individuos con autismo, las neuronas espejo se activan (y en consecuencia se suprimen las ondas mu) sólo cuando el individuo realiza la tarea por sí mismo. [6] [16] Este hallazgo ha llevado a algunos científicos, en particular VS Ramachandran y sus colegas, a ver el autismo como una comprensión desordenada de las intenciones y objetivos de otros individuos debido a problemas con el sistema de neuronas espejo. [7] Esta deficiencia explicaría la dificultad que tienen las personas con autismo para comunicarse y comprender a los demás. Si bien la mayoría de los estudios sobre el sistema de neuronas espejo y las ondas mu en personas con autismo se han centrado en tareas motoras simples, algunos científicos especulan que estas pruebas pueden ampliarse para mostrar que los problemas con el sistema de neuronas espejo subyacen a déficits cognitivos y sociales generales . [2] [6]
Las magnitudes de activación de la resonancia magnética funcional en la circunvolución frontal inferior aumentan con la edad en personas con autismo, pero no en individuos con desarrollo típico. Además, una mayor activación se asoció con una mayor cantidad de contacto visual y un mejor funcionamiento social . [17] Los científicos creen que la circunvolución frontal inferior es uno de los principales correlatos neuronales con el sistema de neuronas espejo en los humanos y, a menudo, está relacionado con déficits asociados con el autismo. [12] Estos hallazgos sugieren que el sistema de neuronas espejo puede no ser no funcional en individuos con autismo, sino simplemente anormal en su desarrollo. Esta información es importante para la presente discusión porque las ondas mu pueden estar integrando diferentes áreas de actividad de las neuronas espejo en el cerebro. [3] Otros estudios han evaluado los intentos de estimular conscientemente el sistema de neuronas espejo y suprimir las ondas mu mediante neurofeedback (un tipo de biorretroalimentación proporcionada a través de computadoras que analizan grabaciones en tiempo real de la actividad cerebral, en este caso EEG de ondas mu). Este tipo de terapia aún se encuentra en sus primeras fases de implementación para personas con autismo y tiene pronósticos de éxito contradictorios. [18] [19]
Las interfaces cerebro-computadora (BCI) son una tecnología en desarrollo que los médicos esperan que algún día brinde más independencia y capacidad de acción a las personas con discapacidad física grave. Esta tecnología tiene el potencial de ayudar a incluir a personas con parálisis casi total o total, como aquellas con tetraplejía (cuadriplejía) o esclerosis lateral amiotrófica avanzada (ELA); Las BCI están destinadas a ayudarles a comunicarse o incluso mover objetos como sillas de ruedas motorizadas, neuroprótesis o herramientas de agarre robóticas. [8] [20] Pocas de estas tecnologías son actualmente utilizadas habitualmente por personas con discapacidad, pero se está desarrollando una amplia gama a nivel experimental. [8] [21] [22] Un tipo de BCI utiliza la desincronización relacionada con eventos (ERD) de la onda mu para controlar la computadora. [8] Este método de monitorear la actividad cerebral aprovecha el hecho de que cuando un grupo de neuronas está en reposo tienden a dispararse en sincronía entre sí. Cuando a un participante se le indica que imagine un movimiento (un "evento"), una computadora puede detectar y analizar de manera confiable la desincronización resultante (el grupo de neuronas que se activaba en ondas sincrónicas y ahora se activa en patrones complejos e individualizados). Los usuarios de dicha interfaz están capacitados para visualizar movimientos, típicamente del pie, la mano y/o la lengua, cada uno de los cuales se encuentra en diferentes ubicaciones del homúnculo cortical y, por lo tanto, se pueden distinguir mediante un registro de electroencefalografía (EEG) o electrocorticografía (ECoG) de señales eléctricas. actividad sobre la corteza motora . [8] [21] En este método, las computadoras monitorean un patrón típico de ERD de onda mu contralateral al movimiento visualizado combinado con sincronización relacionada con eventos (ERS) en el tejido circundante. [21] Este patrón emparejado se intensifica con el entrenamiento, [8] [21] [22] [23] y el entrenamiento toma cada vez más la forma de juegos, algunos de los cuales utilizan la realidad virtual . [8] [21] [23] Algunos investigadores han descubierto que la retroalimentación de los juegos de realidad virtual es particularmente efectiva para brindar al usuario herramientas para mejorar el control de sus patrones de ondas mu. [8] [23] El método ERD se puede combinar con uno o más métodos de monitoreo de la actividad eléctrica del cerebro para crear BCI híbridas, que a menudo ofrecen más flexibilidad que una BCI que utiliza un único método de monitoreo. [8] [21]
Las ondas Mu se han estudiado desde la década de 1930 y se conocen como ritmo de ventanilla porque las ondas EEG redondeadas se parecen a ventanillas de croquet . En 1950, Henri Gastaut y sus compañeros de trabajo informaron de la desincronización de estas ondas no sólo durante los movimientos activos de sus sujetos, sino también mientras los sujetos observaban acciones ejecutadas por otra persona. [24] [25] Estos resultados fueron confirmados posteriormente por grupos de investigación adicionales, [26] [27] [28] [29] incluido un estudio que utilizó rejillas de electrodos subdurales en pacientes epilépticos . [30] El último estudio mostró supresión mu mientras los pacientes observaban partes del cuerpo en movimiento en áreas somáticas de la corteza que correspondían a la parte del cuerpo movida por el actor. Estudios adicionales han demostrado que las ondas mu también se pueden desincronizar imaginando acciones [31] [32] y viendo pasivamente el movimiento biológico de un punto de luz . [33]
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