Un estudio sobre la epilepsia descubre el vínculo de las “ondas lentas de vigilia” con el equilibrio cerebral y la cognición

Un reciente Comunicaciones de la naturaleza El estudio investigó la asociación entre las ondas lentas de vigilia locales (LoWS) y el procesamiento cognitivo.

Estudiar: Las ondas lentas de despertar en la epilepsia humana focal impactan la actividad de la red y la cognición. Haber de imagen: SewCreamStudio/Shutterstock.com

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Un componente fundamental del sueño son las ondas lentas de actividad neuronal que ofrecen funciones homeostáticas y reparadoras. Las neuronas realizan funciones lentas de potencial de membrana durante el sueño con movimientos oculares no rápidos (NREM). Estas fluctuaciones alternan entre un modo de disparo en ráfaga (estado arriba) y una inhibición de la actividad (estado abajo).

Las fluctuaciones antes mencionadas podrían observarse a través de las lentas oscilaciones del potencial de campo local (LFP), denominadas actividad de onda lenta (SWA). Estudios anteriores han revelado la importancia de SWA en la homeostasis del sueño, la regulación metabólica y la eliminación de desechos metabólicos.

Después de un período de vigilia, la presión del sueño aumenta, lo que se refleja en el aumento de la amplitud, la frecuencia y la pendiente de las ondas lentas del sueño (SW). Por el contrario, el SW disminuye durante la noche.

La normalización sináptica de los SW del sueño favorece una elevada activación neuronal durante el estado ascendente y el silencio neuronal durante el estado descendente. Cabe señalar que en circunstancias patológicas (p. ej., epilepsia), se produce un SWA distinto siguiendo diferentes mecanismos generativos.

De manera similar al procesamiento cognitivo y la vigilia, la actividad epiléptica también conduce a una conectividad sináptica y necesidades metabólicas elevadas. Después de convulsiones repetitivas, se observó un aumento de SWA durante el sueño.

Este evento se ha descrito como un mecanismo compensatorio que contrarresta el aumento del requerimiento metabólico local. Es imperativo comprender si el SW tiene un impacto beneficioso sobre la actividad epiléptica. No hay muchos estudios que hayan investigado si los SW aparecen durante la vigilia.

Sobre el estudio

El estudio actual demostró la presencia de LoWS alto que recapitula las características centrales de los SW del sueño utilizando registros intracraneales de macro y microelectrodos del lóbulo temporal de personas con epilepsia farmacorresistente.

También se demostró la asociación entre los SW del sueño y el estado de disminución de la actividad neuronal.

En este estudio se reclutó un total de 25 pacientes, incluidas 11 mujeres, con epilepsia médicamente refractaria. La edad media de los pacientes fue de 38,5 años. Se analizaron grabaciones de macroelectrodos y microelectrodos de 17 y ocho participantes.

Cada paciente se sometió a una monitorización EEG intracraneal en el hospital con fines clínicos. Se excluyeron los pacientes con alta actividad epiléptica porque podría afectar el análisis de la actividad de ondas lentas.

La tarea de memoria asociativa se dividió en fases de codificación y recuperación. En la fase de codificación, se pidió a los participantes que observaran 27 pares de imágenes de una persona, lugar u objeto que permanecían durante seis segundos en la pantalla. Esta imagen fue precedida por una cruz de fijación de dos segundos y seguida por una pantalla en blanco de dos segundos.

La fase de recuperación incluyó una única imagen de referencia durante tres segundos, extraída de una de las nueve imágenes mostradas durante la codificación o un número igual de imágenes de eventos nuevos similares que no se mostraron durante la codificación.

Se preguntó a los participantes sobre las imágenes que observaron. No se fijó ningún plazo para responder. Se registraron los tiempos de reacción (RT).

El estudio actual planteó la hipótesis de que LoWS debería ayudar con fines homeostáticos al regularizar la actividad neuronal para prevenir descargas epilépticas y hacer eco de la función de los SW del sueño.

Hay dos eventos clave que ocurren cuando LoWS cumple una función homeostática. En primer lugar, responde a una elevada excitabilidad de la red que precede a las descargas epileptiformes interictales (DEI). En segundo lugar, hay una reducción de la actividad anormal relacionada con los artefactos explosivos improvisados.

Hallazgos del estudio

Este estudio observó la existencia de SW durante la vigilia, que es análoga a las características únicas del SW del sueño.

Aquí se observó un estado similar de disminución de la actividad neuronal. Es importante destacar que estos SW no estaban relacionados debido a una elevación esporádica del poder delta durante las lesiones o dentro de focos epileptógenos.

Se documentaron los cambios en las propiedades de LoWS, es decir, amplitud y pendiente, antes de los IED, lo que recapituló las alteraciones en el SW del sueño bajo una alta presión homeostática del sueño.

Además, este estudio reveló que si un IED está más cerca del LoWS anterior, hay una disminución en la excitabilidad de la red asociada. Estos hallazgos indican firmemente que LoWS regula componentes clave de la homeostasis de la epilepsia, de forma análoga a la homeostasis del sueño regulada por los SW del sueño.

Una asociación negativa entre la tasa de LoWS y la tasa de DEI indicó que los DEI ocurren con mayor frecuencia en pacientes con menos LoWS de protección. Sin embargo, estos efectos beneficiosos también se relacionaron con el procesamiento cognitivo adverso, es decir, la desaceleración de los RT en una tarea de memoria asociativa.

Esta reducción en el procesamiento cognitivo fue consistente con el efecto del SW sobre la actividad neuronal. LoWS se identificó en regiones cerebrales sanas dentro del conjunto de datos MNI, un conjunto de datos independiente obtenido del MNI Open iEEG Atlas.

Conclusiones

El estudio actual demostró módulos de microsueño durante la vigilia en pacientes con epilepsia. Características homeostáticas destacadas que revelaron un aumento en la excitabilidad de la red antes de que se presentaran los DEI.

Además del efecto beneficioso, también se observó un impacto negativo en el procesamiento cognitivo. Se necesitan más investigaciones para comprender mejor las propiedades que diferencian las ondas post-IED de las LoWS. Además, se debe evaluar el potencial terapéutico de LoWS contra la epilepsia.