Las ondas cerebrales que se propagan a través del hipocampo se inician mediante un método nunca visto antes, un posible paso hacia la comprensión y el tratamiento de la epilepsia, según investigadores de la Universidad Case Western Reserve.
Los investigadores descubrieron un generador de picos itinerantes que parece moverse a través del hipocampo, una parte del cerebro asociada principalmente con la memoria, y cambiar de dirección, mientras genera ondas cerebrales. Sin embargo, el generador en sí no produce ninguna señal eléctrica.
"En la epilepsia, hemos pensado que el foco de las convulsiones es fijo y, en casos graves, esa parte del cerebro se extirpa quirúrgicamente", dijo Dominique Durand, profesor Elmer Lincoln Lindseth de Ingeniería Biomédica en la Case School of Engineering y líderdel estudio. "Pero si el foco o la fuente de las convulsiones se mueve, como hemos descrito, eso es problemático".
Los hallazgos, en el Revista de neurociencia , se basa en el trabajo de Durand publicado a fines del año pasado, que identifica ondas cerebrales que parecen propagarse a través de un campo eléctrico leve, no las transmisiones conocidas a través de sinapsis, difusión o uniones gap.
La velocidad de las ondas se asemeja más a las que se encuentran en la epilepsia y en el sueño saludable y las ondas theta, que se cree que ayudan a formar recuerdos.
En este último estudio, Durand trabajó con los estudiantes de doctorado Mingming Zhang, Rajat S. Shivacharan, la investigadora postdoctoral Chia-Chu Chiang y el investigador asociado Luis E. Gonzales-Reyes.
Búsqueda de fuente
Trabajando a partir de los mismos datos que revelaron las ondas cerebrales, el equipo descubrió que la fuente también se movía demasiado lento para la transmisión sináptica y un poco demasiado rápido para la difusión.
"No sabemos qué está causando la propagación", dijo Durand.
Los ingenieros estiman que el tamaño de la fuente es de 300 a 500 micrómetros de diámetro. Parece generar picos alrededor de su periferia, pero la fuente se mueve casi 100 veces más lento que los picos.
"La fuente es como un automóvil en movimiento con luces intermitentes", dijo Durand.
Para encontrar la fuente de las ondas, el equipo rastreó picos que se propagaban a través de un hipocampo de rata desplegado. Usaron una matriz de microelectrodos penetrantes de 64 electrodos dispuestos en una cuadrícula en el tejido, para registrar la actividad.
El retraso entre el pico inicial y los picos registrados a lo largo de electrodos consecutivos en la cuadrícula se midió en milisegundos.
Al insertar valores de tiempo que rodean a los registrados por cada uno de los electrodos, los investigadores refinaron la cuadrícula para incluir un total de 256 puntos o píxeles.
Con estos datos, los investigadores crearon un mapa isócrono, un mapa de líneas que conectan ubicaciones donde un pico determinado llegó al mismo tiempo. Los mapas se parecen a mapas topográficos, pero en lugar de mostrar elevaciones, las líneas muestran los frentes de onda.a medida que se propagan con el tiempo.
Se estimó que la fuente de cada propagación de onda era el centro geométrico de los electrodos que registraron el primer disparo neural a máxima amplitud.
Cada onda cerebral parecía tener una gran cantidad de fuentes, disparándola desde la región temporal hacia el septal o viceversa.
El equipo aplicó ecuaciones del efecto Doppler a la frecuencia de los picos delante y detrás de la fuente. Al igual que las observaciones directas, los resultados indican claramente que las fuentes se mueven suavemente a través del hipocampo.
Cuando una fuente alcanzó el borde del hipocampo, comenzó en la dirección opuesta, lo que puede explicar las observaciones de otros de que se han encontrado ondas que se mueven en direcciones opuestas en el mismo tejido cerebral al mismo tiempo.
Profundizando
El laboratorio de Durand está tratando de comprender cómo una fuente que se mueve sin difusión puede moverse sin electricidad y generar picos eléctricos.
El equipo también está tratando de comprender qué hacen estos eventos no sinápticos y si son relevantes para procesar la actividad neuronal. Debido a que la velocidad de estas ondas es cercana a la velocidad del sueño y las ondas theta, los investigadores especulan que pueden estar involucradosen la consolidación de la memoria.
Si el fenómeno es relevante para la epilepsia, puede proporcionar un objetivo para las terapias. "¿Podemos bloquear los picos sin bloquear la fuente?", Preguntó Durand.
El laboratorio ahora está desarrollando nuevos métodos de imágenes neuronales para rastrear mejor las fuentes y aprender cómo propagan picos.
Fuente de la historia :
Materiales proporcionados por Universidad Case Western Reserve . Nota: el contenido se puede editar por estilo y longitud.
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