Fisiología de la Cognición, Introspección, Realidad, Emulación y Cognición

Como ya se mencionó, diversas líneas de investigación sugieren que el cerebro es, en esencia, un sistema cerrado capaz de autogenerar actividad en virtud de las propiedades eléctricas intrínsecas de las neuronas que lo componen y de su conectividad.

Dicha hipótesis considera que el SNC es un sistema emulador de la “realidad”. La entrada sensorial determina los parámetros que definen tal “realidad”; sin embargo, es la actividad iterativa tálamo-cortical la que provee el mecanismo para colocar tal entrada en un contexto coherente que genere la cognición.

Esto está también de acuerdo con la observación de que las proyecciones córtico-talámicas son más numerosas que las del sistema sensorial periférico. (Lea también: Propiedades Oscilatorias de las Células Talámicas)

Además, las neuronas con capacidades oscilatorias intrínsecas que residen en el entramado sináptico del complejo tálamo-cortical, permiten que el cerebro genere estados dinámicos oscilatorios que configuran los eventos funcionales desencadenados por la estimulación sensorial.

En este contexto, estados funcionales tales como la vigilia, el sueño REM, u otras etapas del sueño representan ejemplos sobresalientes de la multiplicidad de estados que la actividad cerebral es capaz de generar.

Esta hipótesis supone que, al nacer, la mayor parte de las conexiones del cerebro humano está ya presente, y que se reajusta con precisión durante la maduración normal. Tal a priori neurológico fue sugerido por las primeras investigaciones en neurología.

Entre ellas, el descubrimiento del centro cortical del habla por Broca y el descubrimiento de los mapas somatotópicos punto a punto en las cortezas motoras y sensoriales y en el tálamo.

Un segundo principio organizador puede tener un valor equivalente, el que se basa más en las relaciones temporales de las neuronas que en las espaciales. Este mapeo temporal puede considerarse como un tipo de geometría funcional.

El síndrome de la disritmia tálamo-cortical

Desde hace mucho tiempo diversos trastornos neuro-psiquiátricos han sido relacionados con áreas corticales paralímibicas y el núcleo talámico dorso-medial.

De hecho, algunos estudios con pacientes han revelado que, en tales áreas cerebrales, existe una actividad oscilatoria de baja frecuencia, anormalidades histopatológicas, hipometabolismo y cambios en la RM funcional.

Recientes estudios de MEG en pacientes con trastornos neurológicos o psiquiátricos sugieren una correlación significativa entre tales desórdenes y la hipótesis del diálogo tálamo-cortical en lo referente a la generación de la conciencia.

Los registros de la actividad espontánea en el MEG de pacientes con dolor neurogénico, acúfenos, enfermedad de Parkinson, depresión, trastorno obsesivo-compulsivo o síndrome esquizoafectivo muestran un incremento en la ritmicidad theta de baja frecuencia (placa 2A, paneles superiores), junto con un importante aumento generalizado de la coherencia entre las oscilaciones a altas y bajas frecuencias (placa 2A, panel fondo azul central).

Es decir, en pacientes con los trastornos mencionados se encuentran una disritmia tálamo-cortical (DTC) caracterizada por un estado oscilatorio anormal continuo y por hiper-coherencia entre frecuencias altas y bajas, que no ocurren normalmente.

La actividad theta coherente, resultado de la interacción resonante entre el tálamo y la corteza, correlaciona claramente con la generación de salvas de espigas de calcio de bajo umbral en las células talámicas.

Estas salvas están directamente relacionadas con la hiperpolarización de las células del tálamo como consecuencia de un exceso de inhibición o con la hiperpolarización que resulta de la desaferentación, es decir una disfacilitación (25).

Se considera que la emergencia de síntomas clínicos positivos es el resultado de la activación ectópica de la banda gamma, que hemos llamado el “efecto de borde” (12). Este efecto se ve como un aumento en la coherencia entre oscilaciones de bajas y altas frecuencias que probablemente resulta de una asimetría inhibitoria entre módulos tálamocorticales de baja y alta frecuencia a nivel cortical.

Que las dolencias neuropsiquiátricas mencionadas corresponden al síndrome de la disritmia tálamocortical (DTC) es apoyado por el hallazgo, tanto de la actividad de espigas talámicas de bajo umbral durante intervenciones neuroquirúrgicas (25) como de los patrones característicos en registros MEG descritos antes en tales pacientes (26).

El síndrome de la DTC está caracterizado por la siguiente secuencia de eventos:

i) Hiperpolarización de las células talámicas de relevo y/o del núcleo reticular talámico (NRT) debida a un exceso de inhibición o a una disfacilitación.

Este estado hiperpolarizado es la causa de la deinactivación de los canales T de calcio que produce salvas de espigas de calcio de bajo umbral en neuronas talámicas (Fig. 1) y/o reticulares.

ii) Cuando las neuronas se encuentran en tal estado imponen una ritmicidad lenta en sus lazos talamocorticales y son trabadas en el dominio theta de baja frecuencia por las conductancias de sus neuronas.

Las proyecciones córtico-talámicas recurrentes y las del NTR que vuelven al tálamo permiten que estas frecuencias se difundan con la suficiente coherencia hacia diversas áreas corticales relacionadas.

En estas condiciones, los registros MEG y EEG demuestran un aumento en la potencia del ritmo theta que además parece relacionarse con el hipometabolismo cortical y talámico observado en la tomografía de emisión de positrones (PET). En los desórdenes psicóticos, la fuente de la enfermedad podría hallarse en el dominio de la corteza paralímbica o del estriado paralímbico, dando lugar a una activación córtico-talámica de baja frecuencia.

iii) El último paso en la descripción de este síndrome se basa en la posible existencia de una activación de los dominios corticales en la frecuencia gamma debida a una inhibición lateral asimétrica en los circuitos corticales GABAérgicos.

El mecanismo para lo anterior se ha denominado el “efecto de borde” (12) (análogo al “efecto de borde” observado en la retina el cual se debe a la asimetría de la inhibición lateral).

Tal efecto, que se ha demostrado experimentalmente in vitro se debería a la inhibición asimétrica entre un área cortical de baja frecuencia y dominios próximos de alta frecuencia, lo que resulta en un área de desinhibición que a su vez lleva a la activación de la corteza que rodea al área de baja frecuencia.

Esto recuerda la imaginería visual observada en la migraña. Los estudios de MEG apoyan el postulado del mencionado “efecto de borde”, puesto que en estos desórdenes se observa una amplia coherencia a diversas frecuencias entre los dominios theta y gamma, en los pacientes examinados.

En tal caso, la activación aberrante de áreas corticales, a alta frecuencia, se expresaría en un actividad coherencia anormal entre frecuencias bajas y altas en el MEG tal como se ve en pacientes psicóticos.

Las características del síndrome DTC surgieren las bases de un posible tratamiento que supere los neurolépticos de uso actual. Un abordaje prometedor consistiría en desarrollar bloqueantes de canales de calcio de tipo T que operen específicamente sobre grupos talámicos particulares.

Tales agentes controlarían la actividad talámica intrínseca de baja frecuencia observada en los pacientes ya descritos (25).

Mientras estas drogas específicas son desarrolladas, otros procedimientos que han resultado muy favorables para pacientes con enfermedad de Parkinson, podrían implementarse en otras enfermedades. Entre ellos se incluyen la estimulación cerebral profunda (ECP) (28) o la mini-ablación selectiva (MAS) de estructuras pretalámicas o talámicas inespecíficas (26).

Lo anterior se ilustra en el ejemplo que sigue. Se obtuvo la imagen MEG de un paciente con una historia de 20 años de un trastorno esquizoafectivo farmacorresistente, caracterizado por manifestaciones delirantes, alucinatorias y afectivas bipolares.

Los registros del MEG mostraban un espectro de frecuencia con aumento en la amplitud del dominio theta (4-8 Hz), con presencia de 1 o 2 ápices (placa 2B, panel superior derecho rojo).

Además, se observaba un incremento en la amplitud beta y en la coherencia tanto dentro del dominio theta como entre el dominio theta y los dominios alfa y beta (9-13 Hz y 13-30 Hz) (placa 2B, panel inferior del centro, marcado prequirúrgico).

El ápice a frecuencia alfa prácticamente se suprimió (compárese con los resultados post-quirúrgicos en el mismo panel, azul). Además, la localización MEG del origen de la actividad theta demostró una distribución muy definida de actividad sobre los dominios paralímbicos asociativos (placa 2B, conjunto superior de paneles), comparada con los resultados del mismo paciente después de la MAS (placa 2B, conjunto inferior de paneles) (29).

Algunas semanas después de una talamotomía centrolateral posterior (TCP) y de una palidotomía anteromedial (PAM), este paciente comenzó a aliviarse progresivamente de sus síntomas hasta la mejoría total. Hoy, a los dos años y medio después de la cirugía, disfruta de la persistencia de esta mejoría.