La epilepsia es un trastorno neurológico complejo que afecta a aproximadamente 50 millones de personas en todo el mundo. Aunque se sabe que esta enfermedad existe desde hace siglos, el mecanismo exacto de su síntoma cardinal, el ataque epiléptico, sigue siendo poco conocido. De hecho, Aproximadamente el 25 por ciento de las convulsiones epilépticas no se pueden controlar con ninguna de las terapias disponibles en la actualidad.

Los avances recientes han llevado a una conceptualización de la epilepsia como una "enfermedad de la red" que exhibe conexiones dentro del cerebro. Esta red epiléptica a gran escala comprende varias áreas del cerebro involucradas en la actividad cerebral normal durante los intervalos sin convulsiones y aquellas involucradas en las llamadas actividades fisiopatológicas como las convulsiones.

Poco se sabe sin embargo, sobre qué áreas específicas del cerebro contribuyen a la red epiléptica de un paciente o los roles que desempeñan estas diferentes áreas. Como informa un grupo de investigadores de Alemania esta semana en Caos , Una forma de acercarse al complejo cableado del cerebro humano es fusionando conceptos de una teoría de sincronización basada en el tiempo y una teoría de redes basada en el espacio para construir redes cerebrales funcionales.

Hasta ahora, la "zona generadora de convulsiones" del cerebro, en la que se pueden observar los primeros signos de actividad convulsiva, se consideraba la más importante de estas regiones. Este hallazgo se basó en datos muy limitados y no estaba claro si su importancia cambia con el tiempo.

Con este nuevo enfoque analítico, Profesor Klaus Lehnertz, jefe del Grupo de Neurofísica en el Departamento de Epileptología de la Universidad de Bonn, y su grupo exploró la variabilidad temporal y espacial de la importancia de las diferentes regiones del cerebro.

"Los nuevos desarrollos en la teoría de redes están proporcionando herramientas poderosas para construir las llamadas 'redes funcionales' a partir de observaciones de actividades cerebrales como el electroencefalograma (EEG), y ayudar a identificar los nodos y enlaces importantes dentro de dichas redes, "Dijo Lehnertz.

Al asociar nodos de red con regiones cerebrales muestreadas individualmente, El grupo de Lehnertz puede definir un vínculo entre un par de nodos evaluando el grado de sincronía entre las señales neuronales de todos los pares de nodos; cuanto mayor sea el grado, cuanto más fuerte es el vínculo.

"La aplicación de estos conceptos de análisis a grabaciones de EEG multicanal a largo plazo de 17 pacientes con epilepsia con alta resolución temporal nos permitió derivar una secuencia de redes cerebrales funcionales que abarcan varios días de duración, "dijo Christian Geier, estudiante de doctorado que trabaja con Lehnertz. "Para cada red, Evaluamos varios aspectos de la importancia de las regiones cerebrales individuales con diferentes índices de centralidad que se desarrollaron anteriormente para las ciencias sociales. Luego, exploramos cómo la importancia de los nodos de red fluctúa con el tiempo ".

El trabajo del grupo es particularmente significativo porque mostraron por primera vez cómo la importancia de los nodos individuales dentro de las redes cerebrales funcionales fluctúa en escalas de tiempo que van desde decenas de segundos hasta días. Además, demostraron que estas fluctuaciones se pueden atribuir en gran medida a lo normal, ritmos diarios de un paciente, sin embargo, solo se atribuye mínimamente a fenómenos directamente relacionados con la enfermedad.

Quizás su hallazgo más intrigante es que, en general, según Geier, no existe una jerarquía de importancia constante entre las regiones del cerebro.

"Bastante, se turnan en importancia en varias escalas de tiempo, "Geier dijo." Y, dependiendo de qué aspecto de importancia se evalúe, el área que genera convulsiones no es, como se cree comúnmente, el nodo más importante dentro de una red epiléptica a gran escala ".

Los conocimientos adquiridos a partir de esta investigación son parte de la base necesaria para desarrollar tratamientos relacionados con las causas y síntomas de la epilepsia.

"Cuando las diferentes regiones del cerebro asumen la mayor importancia dentro de una red funcional del cerebro es la clave para mejorar tanto la predicción como el control de las crisis epilépticas, ", Dijo Lehnertz." A largo plazo, esta mejor comprensión puede permitir el desarrollo de mejores opciones de tratamiento para los pacientes que padecen epilepsia. Y comprender la importancia de los nodos y enlaces de las redes cerebrales funcionales también puede ser relevante para otras enfermedades neurológicas ".