¿Qué es la electrofisiología?

Introducción

En las últimas décadas, los avances en el estudio del cerebro han revelado importantes datos al respecto. Los estudios histológicos llevados a cabo por Cajal, Golgi, Brodmann y Vogt, entre otros, revelaron datos transcendentales acerca de la estructura cerebral. Concretamente, los estudios postmorten realizados por estos autores revelaron datos importantes, tanto a nivel macroscopico como microscopico de esta estructura. Sin embargo, los datos más relevantes acerca de esta función, se han obtenido a partir de estudios clínicos, como los llevado a cabo por Wernicke o Broca. No obstante, los datos más significativos acerca de la función cerebral fueron aportados por cirujanos como Penfield.

En la actualidad, el fin último de la Neurociencia es comprender los mecanismos que subyacen a la actividad cerebral con el objetivo de idear diferentes métodos que ayuden a reparar esta actividad en distintas situaciones. Para ello, las investigaciones se han basado en el estudio de la actividad cerebral de neuronas individuales. Se trata, por tanto, de investigaciones englobadas en el campo de la electrofisiológica, centradas fundamentalmente en el estudio de las propiedades eléctricas de las células y los tejidos biológicos. Dentro de este campo, se incluye medidas de cambio de voltaje o corriente en una variedad amplia de escalas, desde el simple canal iónico de proteínas hasta órganos completos, como el cerebro. Asimismo, en el campo de la Neurociencia, la atención se ha centrado en el estudio de la actividad eléctrica de neuronas, y particularmente de los potenciales de acción. Además, en este campo se incluyen registros de señales eléctricas a gran escala procedentes del sistema nervioso. En resumen, podríamos decir que la electrofisiología nos permite conocer la función cerebral desde un nivel microscópico, a través del registro de la actividad neuronal individual; hasta un nivel macroscópico mediante el registro de la actividad cerebral al completo.

Estudios electrofisiológicos

La mayoría de estos estudios se han llevado a cabo en animales, pues el registro de la actividad en humanos está muy limitada, ya que estos son métodos invasivos que únicamente pueden llevarse a cabo en determinadas situaciones. Sin embargo, estas intervenciones son de vital importancia ya que revelan aspectos de la cognición que no pueden ser revelados a través de las investigaciones con animales, como por ejemplo el lenguaje, la memoria episódica, la imaginación o la consciencia, entre otros.

Ventajas de la electrofisiología

Este conjunto de técnicas posee numerosas ventajas frente a otras técnicas. Sin embargo, su aplicación también presenta una serie de inconvenientes, los cuales han de tenerse en cuenta a la hora de determinar qué tipo de técnica es la más útil.

Señal: permite el registro tanto de poblaciones neuronales como de neuronas individuales. Esto supone una gran ventaja frente a técnicas como la resonancia magnética funcional o la tomografía por emisión de positrones, las cuales aportan información acerca del flujo sanguíneo, indirectamente vinculado a la actividad eléctrica.
Resolución espacial y temporal: el registro de la actividad cerebral puede llevarse a cabo dentro de un diámetro de pocos milímetros. Además, los registros invasivos tienen la capacidad de detectar fenómenos dinámicos que cambian en el tiempo en una escala de milisegundos, equivalente a la actividad cerebral. Esto supone una gran ventaja frente a técnicas como la resonancia magnética la cual aporta información acerca de las lentas fluctuaciones hemodinámicas que tienen lugar en una escala de tiempo equivalente a segundos.
Ruido de señal: las técnicas invasivas tienen un menor ruido de señal comparado con diferentes métodos no invasivos como la electroencefalografía o la magnetografía; métodos más sensibles a determinados factores como el movimiento o el parpadeo de los ojos. Además, éstos aportan una señal más débil pues la señal ha de atravesar el cráneo y el cuero cabelludo hasta alcanzar el electrodo de registro.
Distribución espacial: los registros invasivos permiten registrar la actividad en múltiples zonas cerebrales de forma simultánea.
Cognición humana: estas técnicas permiten conocer aspectos de la cognición que no son posibles conocer mediante las técnicas no invasivas, como por ejemplo el lenguaje, la memoria episódica, la voluntad y las emociones. Aspectos de la cognición que carecen de modelos animales experimentales.

Limitaciones de la electrofisiología

Sin embargo, no todo son ventajas. Este conjunto de técnicas también posee un conjunto de limitaciones, las cuales detallamos a continuación:

Sujetos: sólo pueden ser sometidos a este tipo de registros aquellos pacientes con diferentes patologías. Por lo tanto, los resultados de dichas grabaciones no pueden ser generalizados a personas sanas.
Tiempo de estudio: el tiempo de estudio es limitado. Por ello, es prácticamente inconcebible hacer experimentos prologados en el tiempo. Dependiendo del tipo de grabación, la duración de la sesión experimental puede oscilar entre 15 y 40 minutos.
Medicación: la medicación puede afectar al registro de la actividad cerebral. Esto puede ser controlado registrando la actividad en un periodo libre de medicación o mediante el registro de diferentes pacientes medicados con distintas sustancias.
Homogeneidad de los sujetos: la muestra en comparación con sujetos controles suele ser heterogénea, en relación a la edad, las habilidades cognitivas y los niveles de desempeño de la tarea.

Conclusiones

En la actualidad, debido a las limitaciones de los métodos invasivos, estos registros han sido complementados con procedimientos no invasivos. Esto procedimientos permiten obtener datos acerca de la estructura y la función del cerebro. Hecho que, ha promulgado un importante número de investigaciones centradas en analizar la relación existente entre el funcionamiento cerebral y el comportamiento. Dentro de estas técnicas podemos encontrar dos tipos: estructurales y funcionales. En el primer grupo encontramos la tomografía computerizada, la resonancia magnética y el tensor de imagen por difusión, las cuales aportan imágenes cerebrales estáticas. Mientras que, en el segundo grupo encontramos la electroencefalografía, la magnetoencefalografía, la tomografía por emisión de positrones y la resonancia magnética funcional, las cuales aportan información acerca de la dinámica temporal cerebral mientras los sujetos realizan diferentes tareas.

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