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Oscilaciones de alta frecuencia

Ejemplo de ráfaga de oscilación de alta frecuencia registrada desde el cerebro .

Las oscilaciones de alta frecuencia (HFO) son ondas cerebrales de frecuencia superior a ~80 Hz , generadas por la población de células neuronales . Las oscilaciones de alta frecuencia se pueden registrar durante registros electrofisiológicos de electroencefalograma (EEG), potencial de campo local (LFP) o electrocorticograma (ECoG) . Están presentes en estado fisiológico durante ondas y ondulaciones agudas , patrones oscilatorios involucrados en los procesos de consolidación de la memoria . [1] Los HFO están asociados con la fisiopatología del cerebro, como las crisis epilépticas [2] y, a menudo, se registran durante el inicio de las convulsiones. Es un biomarcador prometedor para la identificación de la zona epileptogénica. [3] [4] Otros estudios señalan el papel del HFO en los trastornos psiquiátricos y sus posibles implicaciones para los episodios psicóticos en la esquizofrenia . [5] [6] [7]

Antecedentes e historia

Clasificación tradicional de las bandas de frecuencia, que están asociadas a diferentes funciones/estados del cerebro y constan de bandas delta , theta , alfa , beta y gamma . Debido a las capacidades limitadas de la configuración médica/experimental inicial para registrar frecuencias rápidas, por razones históricas, todas las oscilaciones por encima de 30 Hz se consideraron de alta frecuencia y fueron difíciles de investigar. [1] Los avances recientes en la fabricación de configuraciones electrofisiológicas permiten registrar el potencial eléctrico con alta resolución temporal y espacial, y "captar" la dinámica del potencial de acción de una sola célula . En la nomenclatura de la neurociencia, todavía existe una brecha considerable entre ~100 Hz y la actividad de múltiples unidades (>500 Hz), por lo que estas oscilaciones a menudo se denominan gamma alta o HFO.

Características neurofisiológicas

Los HFO se generan por diferentes mecanismos celulares y pueden detectarse en muchas áreas del cerebro. [8] [9] En el hipocampo , esta rápida actividad neuronal es efecto del aumento sincrónico de la población de células piramidales en la región CA3 y la capa dendrítica de CA1 , que dan lugar a un patrón de oscilación característico (ver más en ondas y ondulaciones agudas). ). [10] La aparición de HFO durante la tarea de memoria (codificar y recordar imágenes) también se informó en pacientes humanos a partir de grabaciones intracraneales en áreas visuales primarias , límbicas y corticales de orden superior . [11] Otro ejemplo de HFO fisiológico de alrededor de 300 Hz se encontró en el núcleo subtalámico , [12] la región del cerebro que es el objetivo principal del tratamiento de estimulación cerebral profunda de alta frecuencia (130 Hz) para pacientes con enfermedad de Parkinson .  

Oscilaciones somatosensoriales evocadas de alta frecuencia.

Las grabaciones de ECoG de la corteza somatosensorial humana han mostrado la presencia de HFO (que alcanza incluso 600 Hz) durante los potenciales evocados sensoriales y el campo magnético evocado somatosensorial después de la estimulación del nervio mediano . [13] Estos estallidos de actividad son generados por un bucle talamocortical e impulsados ​​por picos altamente sincronizados de las fibras talamocorticales, y se cree que desempeñan un papel en el procesamiento de la información. [14] Los cambios de amplitud de HFO evocados somatosensorialmente pueden usarse potencialmente como biomarcador de trastornos neurológicos, lo que puede ayudar en el diagnóstico en ciertos contextos clínicos. Algunos pacientes oncológicos con tumores cerebrales mostraron una mayor amplitud de los HFO en el mismo lado donde estaba el tumor. Los autores de este estudio también sugieren una contribución de las vías talamocorticales a las oscilaciones rápidas. [15] Curiosamente, también se informaron amplitudes más altas de HFO (entre 400 y 800 Hz) después de la estimulación nerviosa en la señal EEG de jugadores sanos de fútbol y deportes de raqueta . [dieciséis]

HFO patológica

Existen muchos estudios que reportan tipos fisiopatológicos de HFO en pacientes humanos y modelos animales de enfermedad, que se relacionan con diferentes trastornos psiquiátricos o neurológicos:

Hipofunción del receptor NMDA HFO

Reconstrucción de la densidad de la fuente actual (realizada con el método kCSD, [24] puntos rojos y azules) del ejemplo de ráfaga de HFO registrada (configuración de 6 canales - puntos verdes) del cerebro de la rata (puntos grises).

Cada vez hay más estudios que indican que los ritmos HFO (130–180 Hz) pueden surgir debido al bloqueo local del receptor NMDA, [25] [26] [27] [28], que también es un modelo farmacológico de esquizofrenia. [26] Estas oscilaciones rápidas dependientes del receptor NMDA se detectaron en diferentes áreas del cerebro, incluido el hipocampo , [29] el núcleo accumbens [6] y las regiones de la corteza prefrontal . [30] A pesar de que este tipo de HFO aún no se ha confirmado en pacientes humanos, se demostró que los fármacos antipsicóticos de segunda generación , ampliamente utilizados para tratar la esquizofrenia y los trastornos esquizoafectivos (es decir, clozapina , risperidona ), reducen la frecuencia de HFO. [6] Estudios recientes informan sobre la nueva fuente de HFO en las estructuras del bulbo olfatorio, que es sorprendentemente más fuerte que cualquier otra vista previamente en el cerebro de los mamíferos. [31] [32] El HFO en el bulbo se genera mediante circuitos excitadores-inhibidores locales modulados por el ritmo respiratorio y también puede registrarse bajo anestesia con ketamina-xilazina. [33] Estos hallazgos pueden ayudar a comprender los primeros síntomas de los pacientes con esquizofrenia y sus familiares, que pueden sufrir alteraciones del sistema olfativo. [34]

Ver también

Ondas cerebrales

Referencias

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