Oscilaciones de alta frecuencia
Ondas cerebrales con frecuencias superiores a 80 Hz
Ejemplo de la ráfaga de oscilación de alta frecuencia registrada en 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 un electroencefalograma (EEG), un potencial de campo local (LFP) o registros electrofisiológicos de electrocorticograma (ECoG) . Están presentes en el estado fisiológico durante ondas y ondulaciones agudas : patrones oscilatorios involucrados en los procesos de consolidación de la memoria . [1] Las HFO están asociadas con la fisiopatología del cerebro como la convulsión epiléptica [2] y a menudo se registran durante el inicio de la convulsión. Constituyen un biomarcador prometedor para la identificación de la zona epileptogénica. [3] [4] Otros estudios apuntan al papel de las HFO en los trastornos psiquiátricos y las posibles implicaciones para los episodios psicóticos en la esquizofrenia . [5] [6] [7]

Antecedentes e historia

Clasificación tradicional de las bandas de frecuencia, que se asocian a diferentes funciones/estados del cerebro y consisten en bandas delta , theta , alfa , beta y gamma . Debido a las capacidades limitadas de la configuración experimental/médica temprana para registrar frecuencias rápidas, por razones históricas, todas las oscilaciones por encima de 30 Hz se consideraban de alta frecuencia y eran 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 "capturar" la dinámica del potencial de acción de una sola célula . En la nomenclatura de la neurociencia, todavía existe una brecha enorme 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

Las HFO se generan por diferentes mecanismos celulares y se pueden detectar en muchas áreas del cerebro. [8] [9] En el hipocampo , esta rápida actividad neuronal es efecto de la activación sincrónica de la población de células piramidales en la región CA3 y la capa dendrítica del CA1 , que dan lugar a un patrón de oscilación característico (ver más en ondas agudas y ondulaciones ). [10] La aparición de HFO durante la tarea de memoria (codificación y recuperación de imágenes) también se informó en pacientes humanos a partir de registros intracraneales en áreas corticales primarias visuales , límbicas y 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 de alta frecuencia evocadas somatosensoriales

Los registros de ECoG de la corteza somatosensorial humana han demostrado la presencia de HFO (que alcanza incluso los 600 Hz) durante los potenciales evocados sensoriales y el campo magnético evocado somatosensorial después de la estimulación del nervio mediano . [13] Estas ráfagas de actividad son generadas por el bucle talamocortical e impulsadas 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 somatosensoriales pueden usarse potencialmente como biomarcadores para trastornos neurológicos, lo que puede ayudar en el diagnóstico en ciertos contextos clínicos. Algunos pacientes oncológicos con tumores cerebrales mostraron una mayor amplitud de HFO en el mismo lado, donde estaba el tumor. Los autores de este estudio también sugieren la contribución de las vías talamocorticales a las oscilaciones rápidas. [15] Curiosamente, también se informaron amplitudes de HFO más altas (entre 400 y 800 Hz) después de la estimulación nerviosa en la señal EEG de jugadores de fútbol y deportes de raqueta sanos . [16]

HFO patológico

Existen numerosos estudios que informan sobre los tipos fisiopatológicos de HFO en pacientes humanos y modelos animales de enfermedad, que están relacionados con diferentes trastornos psiquiátricos o neurológicos:

  • Se han descrito aberraciones de amplitud de los HFO evocados sensorialmente (600 Hz) en casos de desmielinización leve en pacientes con esclerosis múltiple . [17]
  • Las ondas de alta frecuencia (>80 Hz) se producen durante el inicio de las convulsiones epilépticas. [18] [19]
  • La alteración de la sincronización del HFO (200–500 Hz) en el núcleo subtalámico está relacionada con los síntomas de la enfermedad de Parkinson . [20] [12]
  • Los HFO son visibles en diferentes regiones del cerebro justo después de un paro cardíaco y están vinculados a estados cercanos a la muerte. [21]
  • Las ráfagas de HFO de alta amplitud (80–200 Hz) se correlacionan con un estado similar a un estado psicótico provocado por PCP o una dosis subanestésica de ketamina (y otros bloqueadores del receptor NMDA ). [6] [22] [23]

Hipofunción del receptor NMDA HFO

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

Cada vez hay más estudios que indican que los ritmos de HFO (130-180 Hz) pueden surgir debido al bloqueo del receptor NMDA local, [25] [26] [27] [28] que también es un modelo farmacológico de la esquizofrenia. [26] Estas oscilaciones rápidas dependientes del receptor NMDA se detectaron en diferentes áreas del cerebro, incluyendo 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 había confirmado en pacientes humanos, se ha demostrado 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 observada anteriormente en el cerebro de los mamíferos. [31] [32] El HFO en el bulbo es generado por circuitos excitatorios-inhibitorios locales modulados por el ritmo respiratorio y también puede registrarse bajo anestesia con ketamina-xilazina. [33] Estos hallazgos pueden ayudar a comprender los síntomas tempranos de los pacientes con esquizofrenia y sus familiares, que pueden sufrir alteraciones del sistema olfativo. [34]

Véase también

Ondas cerebrales

Referencias

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