El nuevo enfoque no invasivo mapea las áreas del cerebro que generan las convulsiones

POR ANGIE VOYLES ASKHAM / 10 DE JUNIO DE 2020

Fuente: SPECTRUM

Fotografía: Spectrum

La epilepsia tiene nueva forma de abordaje menos invasiva y también puede ser buena para detectar el autismo.

La cuadrícula de cerebros con un área resaltada muestra una fuente potencial de una incautación: el método no invasivo FAST-IRES puede localizar el origen de las convulsiones tan eficazmente como otros métodos más invasivos.

Según un estudio reciente(1) , un nuevo método no invasivo puede cartografiar eficazmente el origen y la escala de la actividad convulsiva de las personas con epilepsia. La herramienta podría reducir el número de cirugías necesarias para tratar la epilepsia y también podría revelar diferencias en la red cerebral en condiciones como el autismo.

La epilepsia es una condición neurológica causada por demasiada actividad eléctrica en el cerebro, que conduce a convulsiones. Si no se tratan, las convulsiones pueden tener "profundas consecuencias negativas", dice Shafali Spurling Jeste, profesor asociado de psiquiatría, neurología y pediatría de la Universidad de California en Los Ángeles. Esas consecuencias incluyen daño cognitivo, riesgo físico y, en casos raros, la muerte. Los estudios estiman que entre el 2 y el 50% de las personas autistas tienen convulsiones.

Alrededor de dos tercios de las personas con epilepsia pueden controlar sus ataques con medicamentos. Para el tercio restante, el mejor tratamiento puede ser la cirugía para extirpar la parte del cerebro que está generando los ataques.

Encontrar y extirpar toda el área es crítico: si se quita muy poco, no se detendrán los ataques; si se quita demasiado, se corre el riesgo de extraer tejido cerebral esencial y causar más daño. Los clínicos a menudo se basan en una técnica invasiva para tratar de encontrar el área responsable de las convulsiones de alguien. Implantan electrodos en lo profundo de la corteza, la capa exterior del cerebro, en una cirugía antes de extraer el tejido cerebral en una segunda cirugía. Pero estos métodos pueden conducir a hemorragias e infecciones.

El nuevo enfoque combina el aprendizaje automático con grabaciones de electroencefalografía (EEG) de 76 electrodos colocados en el cuero cabelludo, para localizar la actividad de las convulsiones en el cerebro. A diferencia de las técnicas de EEG anteriores, también puede mostrar cuánto tejido cerebral está involucrado.

Técnicas no invasivas

Las técnicas de imagen no invasivas vienen con compensaciones. El EEG es experto en registrar la actividad durante una convulsión, pero no siempre puede localizar con precisión la fuente de la convulsión. Las capas de fluido, cráneo y tejido cerebral que se encuentran entre los electrodos y la actividad cerebral subyacente pueden distorsionar la señal. Y la ingeniería inversa de la ubicación de la fuente de esa señal distorsionada es matemáticamente difícil.

Métodos previos de EEG podrían "señalar el centro de gravedad" de la actividad convulsiva registrada, dice el investigador principal Bin He, profesor de ingeniería biomédica de la Universidad Carnegie Mellon en Pittsburgh, Pennsylvania. Pero saber dónde se centra la actividad de las convulsiones no es suficiente para el tratamiento quirúrgico de la epilepsia.

Él y sus colegas desarrollaron el nuevo algoritmo, llamado 'sparsity de borde rápido espacio-temporal iterativamente re-pesado (FAST-IRES)', en el curso de cinco años. En lugar de sólo localizar la fuente, su algoritmo proporciona información sobre la extensión de la red cerebral que da lugar a la señal del EEG.

FAST-IRES también utiliza el aprendizaje automático para calcular los umbrales en los que las señales se consideran significativas, algo que los investigadores o los clínicos han hecho normalmente.

"El mérito único de nuestra metodología es que está totalmente basada en datos", dice. "No tenemos que asumir nada" sobre el tamaño o la extensión de la actividad cerebral que contribuye a la señal del EEG.

Como prueba de concepto, él y sus colegas probaron FAST-IRES en grabaciones de EEG de 36 personas con epilepsia que buscaban cirugía como tratamiento. Los investigadores encontraron que su método era tan exitoso como los electrodos implantados para encontrar la ubicación y la extensión de la fuente de la convulsión, y habría producido resultados quirúrgicos similares. El trabajo apareció en Nature Communications en abril.

"Es un paso importante en la dirección correcta", dice Alexander Rotenberg, profesor asociado de neurología en la Universidad de Harvard. La técnica debería considerarse complementaria a las herramientas disponibles actualmente, dice.

En última instancia, él y sus colegas esperan que FAST-IRES pueda ofrecer una visión de otras condiciones que resultan de las diferencias subyacentes en las redes cerebrales, como el autismo. La técnica es especialmente útil para obtener imágenes de la actividad cerebral que cambia rápidamente, dice.

Aún así, identificar las diferencias en el autismo sería un desafío, dice Jeste.

"El autismo es tan intrínsecamente heterogéneo que es muy difícil encontrar marcadores que sean relevantes para todo el grupo", dice.

REFERENCIAS:

1. Sohrabpour A. et al. Nat.Commun. 11.1946 (2020) PubMed.

TAGS: autismo, imágenes del cerebro, epilepsia, convulsiones, tratamientos