La hemoencefalografía ( HEG ) es una técnica de neurofeedback en el campo de la neuroterapia. El neurofeedback, una forma específica de biofeedback , se basa en la idea de que los seres humanos pueden alterar conscientemente su función cerebral a través de sesiones de entrenamiento en las que intentan cambiar la señal generada por su cerebro y medida a través de un mecanismo de retroalimentación neurológica. Al finalizar el proceso, los participantes aumentan el flujo sanguíneo cerebral a una región específica del cerebro, lo que aumenta la actividad cerebral y el rendimiento en tareas que involucran la región específica del cerebro. [1]
Ambos métodos de hemoencefalografía, el infrarrojo cercano y el infrarrojo pasivo, son medidas indirectas de la actividad neuronal basadas en el acoplamiento neurovascular. El acoplamiento neurovascular es el mecanismo por el cual el flujo sanguíneo cerebral se ajusta a la actividad metabólica. Cuando se utiliza una región de la corteza en una tarea cognitiva específica, la actividad neuronal en esa región aumenta, aumentando en consecuencia la tasa metabólica local. Para satisfacer las demandas nutricionales y de eliminación de desechos de una tasa metabólica más alta, el flujo sanguíneo cerebral al área cortical en uso debe aumentar proporcionalmente. Junto con el aumento del flujo, las moléculas de hemoglobina en la sangre, que son responsables del transporte y la transferencia de oxígeno a los tejidos de todo el cuerpo, deben aumentar la cantidad de oxígeno que entregan a la región activada de la corteza, lo que resulta en un mayor nivel de oxigenación sanguínea local. Esto también se conoce como respuesta hemodinámica .
Desarrollada por Hershel Toomim, la hemoencefalografía de infrarrojo cercano mide los cambios en el nivel local de oxigenación de la sangre. De manera similar a la resonancia magnética funcional , que utiliza los cambios en las propiedades magnéticas de la sangre resultantes de la oxigenación para formar una imagen de la actividad cerebral, la NIR utiliza los cambios en la translucidez de la sangre resultantes de la oxigenación para generar una señal que se puede manipular conscientemente en sesiones de neurofeedback. En el nivel más básico, la hemoencefalografía NIR emite luz roja (660 nm) e infrarroja cercana (850 nm) alternadas sobre un área específica del cerebro, generalmente a través de la frente. Si bien el cráneo es en gran parte translúcido a estas longitudes de onda de luz, la sangre no lo es. La luz roja se utiliza como sonda, mientras que la luz infrarroja proporciona una línea de base relativamente estable para la comparación. Las células fotoeléctricas de un dispositivo espectrofotómetro que se lleva en la frente miden la cantidad de cada longitud de onda de luz reflejada por el flujo sanguíneo cerebral en el tejido cortical activado y envían los datos a una computadora, que luego calcula la relación entre luz roja e infrarroja y la traduce en una señal visual correspondiente al nivel de oxigenación en una interfaz gráfica que el paciente puede ver. El nutriente clave monitoreado por NIR es el oxígeno. En NIR, a medida que aumenta la relación entre hemoglobina oxigenada (HbO 2 ) y hemoglobina desoxigenada (Hb), la sangre se vuelve cada vez menos translúcida y dispersa más luz roja, en lugar de absorberla. En contraste, la cantidad de luz infrarroja dispersada por la sangre es en gran medida impermeable a los cambios en el nivel de oxigenación de la hemoglobina. [2]
Desarrollada por Jeffrey Carmen, un psicólogo que ejerce en Nueva York, la HEG por infrarrojos pasivos es una combinación de los principios clásicos de la hemoencefalografía empleados por Toomim y una técnica conocida como termoscopia. La PIR utiliza un sensor similar al sensor NIR para detectar la luz de una banda estrecha del espectro infrarrojo que corresponde a la cantidad de calor que genera una región cerebral activa, así como al nivel de oxigenación sanguínea local. El calor detectado por la PIR es proporcional a la cantidad de azúcar que se quema para mantener la tasa metabólica aumentada necesaria para alimentar la actividad neuronal elevada. La PIR tiene una resolución más pobre que la NIR y este tratamiento se centra normalmente en aumentos más globales del flujo sanguíneo cerebral. [3]
El primer ejemplo real de neurofeedback se produjo en 1963, cuando el profesor de la Universidad de Chicago Joseph Kamiya entrenó a un voluntario para que reconociera y alterara la actividad de las ondas cerebrales alfa. Apenas cinco años después, Barry Sterman realizó un estudio revolucionario en gatos a instancias de la NASA que demostró que los gatos entrenados para alterar conscientemente su ritmo sensoriomotor eran resistentes a las dosis de hidracina que suelen inducir convulsiones. Este hallazgo se aplicó a los seres humanos en 1971, cuando Sterman entrenó a una epiléptica para que controlara sus convulsiones mediante una combinación de ritmo sensoriomotor y neuroterapia EEG hasta el punto de que obtuvo el carné de conducir tras sólo tres meses de tratamiento. Casi al mismo tiempo, Hershel Toomim estaba fundando Toomim Biofeedback Laboratories y Biocomp Research Institute sobre la base de un dispositivo conocido como Alpha Pacer que medía las ondas cerebrales. Después de décadas de trabajo con diversos mecanismos de biorretroalimentación, Toomim se topó accidentalmente con el control consciente del flujo sanguíneo cerebral en 1994. Desarrolló un dispositivo específico para esta medida al que llamó sistema de hemencefalografía por espectrofotometría de infrarrojo cercano, acuñando el término "hemoencefalografía", en 1997. Un médico usuario de HEG NIR, Jeffrey Carmen, adaptó el sistema de Toomim para migrañas en 2002 integrando biorretroalimentación térmica periférica en el diseño. Desde entonces, ambas técnicas se han aplicado a numerosos trastornos de la función del lóbulo frontal y prefrontal. Sherrill, R. (2004). [4]
Antes de comenzar el entrenamiento con el dispositivo HEG, los pacientes reciben una prueba estandarizada, generalmente la Prueba de Variables de Atención (TOVA), para evaluar el funcionamiento cognitivo de referencia. Se hará un seguimiento del progreso del paciente utilizando la misma medida al principio y al final de cada sesión de neuroterapia. También se pueden realizar evaluaciones de tomografía computarizada por emisión de fotón único (SPECT) antes y después del tratamiento, según el trastorno del paciente. Las sesiones de entrenamiento suelen tener una duración de entre 45 minutos y una hora, con descansos intermitentes. Al principio, todas las sesiones se realizan en la clínica de un proveedor de neuroterapia certificado (aunque ahora hay algunas opciones disponibles en el hogar) y comienzan con una frecuencia de 2 a 3 veces por semana. Según el paciente, el entrenamiento puede durar desde un par de meses hasta un par de años. La alta variabilidad en la actividad de la luz roja (un amplio rango de baja a alta salida) es característica típicamente de las personas con problemas de la corteza prefrontal. La baja variabilidad se asocia con un funcionamiento más normal. La relación entre la refracción de la luz roja y la luz infrarroja se muestra como una señal visual en un monitor de computadora y también se puede traducir a una señal auditiva en la que un tono más alto corresponde a una mayor oxigenación. Durante una sesión de entrenamiento HEG, los pacientes intentan aumentar la señal generada por el sensor HEG. El progreso se mide por la variabilidad reducida. [5]
En la actualidad, las técnicas de neuroterapia más populares utilizan la electroencefalografía (EEG), que mide la actividad eléctrica cerebral en lugar del flujo sanguíneo. Los defensores de la hemoencefalografía sostienen que la HEG tiene ventajas sobre la EEG, a saber:
Las principales limitaciones prácticas de la HEG en comparación con la EEG son:
Otras desventajas de la HEG reflejan las frustraciones actuales con la fMRI y se derivan de la naturaleza indirecta de ambas técnicas y la dependencia de patrones individuales de flujo sanguíneo cerebral:
La mayor parte de las investigaciones sobre la hiperplasia prostática benigna se han centrado en los trastornos de la corteza prefrontal (CPF), la región cortical situada justo detrás de la frente que controla las funciones ejecutivas de alto nivel, como la planificación, el juicio, la regulación emocional, la inhibición, la organización y la determinación de causa y efecto. Se cree que la corteza prefrontal es esencial para todo comportamiento dirigido a un objetivo y mediado socialmente. La CPF es un objetivo ideal para la hiperplasia prostática benigna debido tanto a su ubicación en el cuero cabelludo (detrás de la frente, donde no hay pelo que altere la dispersión de la luz roja e infrarroja) como a la susceptibilidad de sus funciones primarias al aprendizaje.
La investigación con PIR se ha centrado casi exclusivamente en aliviar los dolores de cabeza tensionales y las migrañas. Un estudio de cuatro años de 100 pacientes con migraña crónica descubrió que después de tan solo seis sesiones de entrenamiento de 30 minutos, el 90% de los pacientes informaron mejoras significativas en sus migrañas. Otro estudio realizado combinó las medidas de biorretroalimentación de EEG, hemoencefalografía y calentamiento térmico de manos durante tres sesiones semanales durante 14 meses. El 70% de los pacientes experimentó una reducción del 50% o más en sus migrañas después de la combinación de neuroterapia y tratamiento farmacológico, en comparación con el 50% que se sometió solo a la terapia farmacológica tradicional. [8]
El término autismo abarca una amplia gama de síndromes, como el trastorno de Rett, el trastorno generalizado del desarrollo (TGD) y el síndrome de Asperger, que se conocen colectivamente como trastornos del espectro autista (TEA). Todos los pacientes con TEA presentan una comprensión y un rendimiento deficientes de las habilidades sociales y comunicativas, impulsividad, dificultades con la atención y algún tipo de comportamiento obsesivo. Muchos pacientes con TEA tienen una inteligencia normal o superior a la normal, pero presentan lecturas de EEG muy anormales, que combinadas con síntomas sinónimos de un control ejecutivo deteriorado los convierten en candidatos principales para la neuroterapia centrada en el prefrontal. La gran cantidad de estudios que exploran la potencia de la neuroterapia como tratamiento para el TEA se han centrado principalmente en el EEG y el QEEG, pero un estudio reciente investigó la eficacia del entrenamiento tanto NIR como PIR frente a un grupo de control que solo recibió QEEG y descubrió que, según los informes de los padres, los de ambos grupos HEG experimentaron una disminución de más del 50% de los síntomas. Estos informes se vieron respaldados por una menor variabilidad del EEG y mejoras en las mediciones del funcionamiento neurobiológico y neuropsicológico. Se descubrió que el NIR tenía un mayor impacto en la atención, mientras que el PIR tenía mayor eficacia en los ámbitos de la regulación emocional y las interacciones sociales. [9]
El trastorno por déficit de atención e hiperactividad ( TDAH ) , que presenta muchos síntomas que recuerdan al TEA, también ha sido objeto de investigación en el campo de la electroencefalografía por déficit de atención (TEA). En un estudio de caso, un adolescente con TDAH presentó lecturas de EEG y puntuaciones de atención muy anormales en pruebas neuropsicológicas. Después de sólo diez sesiones de entrenamiento de EEG quincenales, obtuvo una lectura de EEG completamente normal y mejoró significativamente las puntuaciones en las medidas de atención. Lo notable de esta investigación es que las mejoras persistieron dieciocho meses después del tratamiento, lo que permitió al paciente reducir en gran medida la terapia farmacológica necesaria para funcionar con éxito en la escuela y ofrecer una alternativa de tratamiento rápida y relativamente barata para los sistemas escolares y los padres de niños con TDA/TDAH. [10]
Un gran grupo de investigadores encabezado por el Dr. Hershel Toomim y su esposa Marjorie han descubierto repetidamente que el entrenamiento NIR HEG puede mejorar conscientemente la oxigenación cerebral regional en áreas específicas del cerebro y dar como resultado un mayor rendimiento en tareas cognitivas. Es ampliamente conocido que el ejercicio cardiovascular regular da como resultado un aumento del flujo sanguíneo cerebral debido al aumento de la vascularización de los capilares que alimentan el tejido neuronal. Toomim, Mize, Kwong et al. descubrieron que después de solo diez sesiones de 30 minutos de entrenamiento cerebral con ejercicios HEG, los participantes con diversos trastornos neurológicos mostraron aumentos en la atención y disminuciones en la impulsividad a niveles normales. Un subconjunto de participantes también experimentó aumentos en la vascularización cerebral similares a los observados al aumentar la actividad física. Más importante aún, se descubrió que el grado de mejora estaba relacionado de manera confiable con la puntuación TOVA inicial de cada participante, y las puntuaciones TOVA iniciales más bajas exhibieron la mayor mejora. [11]
Además, la HEG ha demostrado ser prometedora para aliviar la depresión, el estrés y la ansiedad crónica. [12] También existe un trabajo realizado por Luis Gaviria en el Hospital Las Américas, donde los pacientes de neurocirugía recibieron sesiones de HEG de 20 minutos, como parte de su proceso de rehabilitación. Estos pacientes mostraron una mejoría en la reconexión con sus seres queridos, en comparación con sus contrapartes de control.