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onda Mu

Muestra de un segundo de oscilaciones alfa en un EEG . Este ritmo se produce a frecuencias similares al ritmo mu, aunque las oscilaciones alfa se detectan en una parte diferente...

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Lectura de EEG de una sola derivación
Muestra de un segundo de oscilaciones alfa en un EEG . Este ritmo se produce a frecuencias similares al ritmo mu, aunque las oscilaciones alfa se detectan en una parte diferente del cerebro.
Corteza motora izquierda resaltada en el cerebro
La corteza motora izquierda , o BA4 , está resaltada en verde en esta vista lateral izquierda del cerebro. Esta es el área sobre la cual se detectan los ritmos mu bilateralmente .

El ritmo mu sensoriomotor , también conocido como onda mu , ritmos de peine o de arco, son patrones sincronizados de actividad eléctrica que involucran a un gran número de neuronas , probablemente de tipo piramidal , en la parte del cerebro que controla el movimiento voluntario . [ 1 ] Estos patrones, medidos mediante electroencefalografía (EEG), magnetoencefalografía (MEG) o electrocorticografía (ECoG), se repiten a una frecuencia de 7,5–12,5 (y principalmente 9–11) Hz , y son más prominentes cuando el cuerpo está físicamente en reposo. [ 1 ] A diferencia de la onda alfa , que ocurre a una frecuencia similar sobre la corteza visual en reposo en la parte posterior del cuero cabelludo, el ritmo mu se encuentra sobre la corteza motora , en una banda aproximadamente de oreja a oreja. Las personas suprimen los ritmos mu cuando realizan acciones motoras o, con la práctica, cuando visualizan realizar acciones motoras. Esta supresión se denomina desincronización de la onda porque las formas de onda del EEG son causadas por un gran número de neuronas que se activan de forma sincronizada. El ritmo mu se suprime incluso cuando se observa a otra persona realizando una acción motora o un movimiento abstracto con características biológicas. Investigadores como V.S. Ramachandran y sus colegas han sugerido que esto es un indicio de que el sistema de neuronas espejo está involucrado en la supresión del ritmo mu, [ 2 ] [ 3 ] aunque otros discrepan. [ 4 ]

El ritmo mu es de interés para diversos investigadores. Los científicos que estudian el desarrollo neuronal están interesados ​​en los detalles del desarrollo del ritmo mu durante la infancia y la niñez, así como en su papel en el aprendizaje. [ 5 ] Dado que un grupo de investigadores cree que el trastorno del espectro autista (TEA) está fuertemente influenciado por un sistema de neuronas espejo alterado [ 2 ] [ 6 ] [ 7 ] y que la supresión del ritmo mu es un indicador de la actividad de las neuronas espejo, [ 3 ] muchos de estos científicos han impulsado un interés más popular en la investigación de la onda mu en personas con TEA. Diversos investigadores también están utilizando los ritmos mu para desarrollar una nueva tecnología: la interfaz cerebro-computadora (ICC). Con la aparición de los sistemas ICC, los clínicos esperan brindar a la población con discapacidades físicas graves nuevos métodos de comunicación y un medio para manipular y desenvolverse en su entorno. [ 8 ]

Neuronas espejo

El sistema de neuronas espejo consiste en una clase de neuronas que se estudió por primera vez en la década de 1990 en monos macacos . [ 7 ] Los estudios han encontrado conjuntos de neuronas que se activan cuando estos monos realizan tareas simples y también cuando los monos ven a otros realizando las mismas tareas simples. [ 9 ] Esto sugiere que juegan un papel en el mapeo de los movimientos de otros en el cerebro sin realizar físicamente los movimientos. Estos conjuntos de neuronas se llaman neuronas espejo y juntas forman el sistema de neuronas espejo. Las ondas mu se suprimen cuando estas neuronas se activan, un fenómeno que permite a los investigadores estudiar la actividad de las neuronas espejo en humanos. [ 10 ] Hay evidencia de que las neuronas espejo existen tanto en humanos como en animales no humanos. El giro fusiforme derecho , el lóbulo parietal inferior izquierdo, la corteza parietal anterior derecha y el giro frontal inferior izquierdo son de particular interés. [ 7 ] [ 11 ] [ 12 ] Algunos investigadores creen que la supresión de la onda mu puede ser consecuencia de la actividad de las neuronas espejo en todo el cerebro y representa un procesamiento integrador de nivel superior de la actividad de las neuronas espejo. [ 3 ] Pruebas realizadas tanto en monos (utilizando técnicas de medición invasivas) como en humanos (utilizando EEG y fMRI ) han encontrado que estas neuronas espejo no solo se activan durante tareas motoras básicas, sino que también tienen componentes que se relacionan con la intención. [ 13 ] Existe evidencia de un papel importante para las neuronas espejo en los humanos, y las ondas mu pueden representar una coordinación de alto nivel de esas neuronas espejo. [ 3 ]

Desarrollo

Una conceptualización fructífera de las ondas mu en uso pediátrico es que la supresión de la onda mu es una representación de la actividad que ocurre en el mundo, y es detectable en las redes frontal y parietal . [ 3 ] Una oscilación en reposo se suprime durante la observación de información sensorial como sonidos o imágenes, generalmente dentro de la región cortical frontoparietal (motora). [ 3 ] La onda mu es detectable durante la infancia tan pronto como a los cuatro a seis meses, cuando la frecuencia pico que alcanza la onda puede ser tan baja como 5,4 Hz . [ 5 ] [ 14 ] Hay un rápido aumento en la frecuencia pico en el primer año de vida, [ 14 ] y a la edad de dos años la frecuencia típicamente alcanza 7,5  Hz. [ 11 ] La frecuencia pico de la onda mu aumenta con la edad hasta la maduración en la edad adulta, cuando alcanza su frecuencia final y estable de 8–13  Hz. [ 5 ] [ 11 ] [ 14 ] Estas frecuencias variables se miden como actividad alrededor del surco central , dentro de la corteza rolándica. [ 3 ]

Se cree que las ondas mu son indicativas de la capacidad de imitación en desarrollo de un bebé . Esto es importante porque la capacidad de imitar juega un papel vital en el desarrollo de las habilidades motoras , el uso de herramientas y la comprensión de la información causal a través de la interacción social. [ 11 ] La imitación es integral en el desarrollo de las habilidades sociales y la comprensión de las señales no verbales. [ 5 ] Las relaciones causales se pueden establecer a través del aprendizaje social sin necesidad de experiencia directa. En la ejecución de acciones, las ondas mu están presentes tanto en bebés como en adultos antes y después de la ejecución de una tarea motora y su desincronización concomitante. Sin embargo, al ejecutar una acción orientada a un objetivo, los bebés exhiben un mayor grado de desincronización que los adultos. Al igual que con la ejecución de una acción, durante la observación de acciones, las ondas mu de los bebés no solo muestran una desincronización, sino que muestran una desincronización de mayor grado que la evidenciada en los adultos. [ 5 ] Esta tendencia a cambios en el grado de desincronización, más que cambios reales en la frecuencia, se convierte en la medida del desarrollo de la onda mu a lo largo de la edad adulta, aunque la mayoría de los cambios tienen lugar durante el primer año de vida. [ 14 ] Comprender los mecanismos que se comparten entre la percepción y la ejecución de acciones en los primeros años de vida tiene implicaciones para el desarrollo del lenguaje . El aprendizaje y la comprensión a través de la interacción social provienen de la imitación de movimientos, así como de sonidos vocálicos. Compartir la experiencia de prestar atención a un objeto o evento con otra persona puede ser una fuerza poderosa en el desarrollo del lenguaje. [ 15 ]

Autismo

El autismo es un trastorno asociado con déficits sociales y comunicativos. No se ha identificado una única causa del autismo, pero el sistema de ondas mu y neuronas espejo se ha estudiado específicamente por su papel en el trastorno. En un individuo con desarrollo típico, el sistema de neuronas espejo responde cuando observa a alguien realizar una tarea o cuando la realiza él mismo. En individuos con autismo, las neuronas espejo se activan (y, en consecuencia, las ondas mu se suprimen) solo cuando el individuo realiza la tarea por sí mismo. [ 6 ] [ 16 ] Este hallazgo ha llevado a algunos científicos, en particular a V.S. Ramachandran y sus colegas, a considerar el autismo como una comprensión desordenada de las intenciones y objetivos de otros individuos debido a problemas con el sistema de neuronas espejo. [ 7 ] Esta deficiencia explicaría la dificultad que tienen las personas con autismo para comunicarse y comprender a los demás. Si bien la mayoría de los estudios sobre el sistema de neuronas espejo y las ondas mu en personas con autismo se han centrado en tareas motoras simples, algunos científicos especulan que estas pruebas pueden ampliarse para demostrar que los problemas con el sistema de neuronas espejo subyacen a déficits cognitivos y sociales más amplios . [ 2 ] [ 6 ]

Las magnitudes de activación de fMRI en el giro frontal inferior aumentan con la edad en personas con autismo, pero no en individuos con desarrollo típico. Además, una mayor activación se asoció con mayores cantidades de contacto visual y mejor funcionamiento social . [ 17 ] Los científicos creen que el giro frontal inferior es uno de los principales correlatos neuronales con el sistema de neuronas espejo en humanos y a menudo se relaciona con déficits asociados con el autismo. [ 12 ] Estos hallazgos sugieren que el sistema de neuronas espejo puede no ser disfuncional en individuos con autismo, sino simplemente anormal en su desarrollo. Esta información es significativa para la presente discusión porque las ondas mu pueden estar integrando diferentes áreas de actividad de neuronas espejo en el cerebro. [ 3 ] Otros estudios han evaluado intentos de estimular conscientemente el sistema de neuronas espejo y suprimir las ondas mu usando neurofeedback (un tipo de biofeedback dado a través de computadoras que analizan registros en tiempo real de la actividad cerebral, en este caso EEG de ondas mu). Este tipo de terapia todavía está en sus fases iniciales de implementación para individuos con autismo y tiene pronósticos contradictorios sobre su éxito. [ 18 ] [ 19 ]

Interfaces cerebro-computadora

Las interfaces cerebro-computadora (ICC) son una tecnología en desarrollo que los médicos esperan que algún día brinde mayor independencia y autonomía a las personas con discapacidades físicas graves. Esta tecnología tiene el potencial de ayudar a incluir a personas con parálisis casi total o total, como aquellas con tetraplejía (cuadriplejía) o esclerosis lateral amiotrófica (ELA) avanzada; las ICC están diseñadas para ayudarlos a comunicarse o incluso mover objetos como sillas de ruedas motorizadas, neuroprótesis o herramientas robóticas de agarre. [ 8 ] [ 20 ] Pocas de estas tecnologías son actualmente utilizadas regularmente por personas con discapacidades, pero una amplia gama se encuentra en desarrollo a nivel experimental. [ 8 ] [ 21 ] [ 22 ] Un tipo de ICC utiliza la desincronización relacionada con eventos (ERD) de la onda mu para controlar la computadora. [ 8 ] Este método de monitoreo de la actividad cerebral aprovecha el hecho de que cuando un grupo de neuronas está en reposo, tienden a dispararse en sincronía entre sí. Cuando se le indica a un participante que imagine un movimiento (un "evento"), la desincronización resultante (el grupo de neuronas que disparaba en ondas sincrónicas ahora dispara en patrones complejos e individualizados) puede ser detectada y analizada de manera confiable por una computadora. Los usuarios de dicha interfaz son entrenados para visualizar movimientos, típicamente del pie, la mano y/o la lengua, que se encuentran en diferentes ubicaciones en el homúnculo cortical y, por lo tanto, distinguibles por un registro de electroencefalografía (EEG) o electrocorticografía (ECoG) de la actividad eléctrica sobre la corteza motora . [ 8 ] [ 21 ] En este método, las computadoras monitorean un patrón típico de ERD de onda mu contralateral al movimiento visualizado combinado con sincronización relacionada con el evento (ERS) en el tejido circundante. [ 21 ] Este patrón emparejado se intensifica con el entrenamiento, [ 8 ] [ 21 ] [ 22 ] [ 23 ] y el entrenamiento toma cada vez más la forma de juegos, algunos de los cuales utilizan realidad virtual . [ 8 ] [ 21 ] [ 23 ]Algunos investigadores han descubierto que la retroalimentación de los juegos de realidad virtual es particularmente efectiva para brindar al usuario herramientas para mejorar el control de sus patrones de ondas mu. [ 8 ] [ 23 ] El método ERD se puede combinar con uno o más métodos de monitoreo de la actividad eléctrica del cerebro para crear BCI híbridas, que a menudo ofrecen más flexibilidad que una BCI que utiliza un solo método de monitoreo. [ 8 ] [ 21 ]

Historia

Las ondas mu se han estudiado desde la década de 1930 y se las conoce como ritmo de wicket porque las ondas EEG redondeadas se asemejan a los wickets de croquet . En 1950, Henri Gastaut y sus colaboradores informaron de la desincronización de estas ondas no solo durante los movimientos activos de sus sujetos, sino también mientras los sujetos observaban acciones ejecutadas por otra persona. [ 24 ] [ 25 ] Estos resultados fueron confirmados posteriormente por otros grupos de investigación, [ 26 ] [ 27 ] [ 28 ] [ 29 ] incluyendo un estudio que utilizó rejillas de electrodos subdurales en pacientes epilépticos . [ 30 ] Este último estudio mostró la supresión de mu mientras los pacientes observaban partes del cuerpo en movimiento en áreas somáticas de la corteza que correspondían a la parte del cuerpo movida por el actor. Estudios posteriores han demostrado que las ondas mu también pueden desincronizarse al imaginar acciones [ 31 ] [ 32 ] y al observar pasivamente el movimiento biológico de puntos de luz . [ 33 ]

Véase también

Ondas cerebrales

Referencias

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