FERNANDO MAESTÚ

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Tratamos de demostrar que con pruebas neurofisiológicas podemos obtener perfiles de actividad cerebral que sirvan de biomarcador de riesgo de desarrollo de la enfermedad de Alzheimer

Dirige el Laboratorio de Neurociencia Cognitiva y Computacional (LNCyC) ¿en qué consiste su trabajo?

El laboratorio está enmarcado en un centro pionero de investigación en neurociencia de la Universidad Politécnica y Universidad Complutense de Madrid, el Centro de Tecnología Biomédica. Se trata de un grupo de investigación interdisciplinar que reúne investigadores especializados en cognición y computación, así como investigadores clínicos, con el objetivo común de conocer el modo en que las funciones cognitivas superiores y las enfermedades neuropsiquiátricas se relacionan con la actividad cerebral.
El núcleo de la investigación se centra en las bases cognitivas, anatómicas y genéticas de la enfermedad de Alzheimer y los estadíos de deterioro cognitivo previos, con la mirada puesta en el desarrollo de biomarcadores para el diagnóstico y tratamiento tempranos.

La mayoría de los estudios utilizan técnicas de imagen cerebral, como la magnetoencefalografía (MEG), la electroencefalografía (EEG) o la Imagen de Tensor de Difusión por Resonancia Magnética (DTI-MRI). Nuestros científicos también llevan a cabo investigación básica sobre los procesos de control de la memoria, las emociones y el lenguaje, investigación aplicada en epilepsia, adicciones y otras enfermedades neurodegenerativas, así como desarrollo de nuevos enfoques para el análisis de datos de imagen cerebral funcional.

Su grupo está acostumbrado a publicar en las mejores revistas internacionales como PNAS, Neuroimage, Brain, Neurology, a un altísimo nivel, ¿podría explicar a nuestros lectores qué es el conectoma?

Durante mucho tiempo el estudio de los procesos cognitivos ha sido abordado desde una perspectiva localizacionista, donde cada función cognitiva se relaciona con zonas específicas del cerebro. Sin embargo, en los últimos años y tras potentes investigaciones científicas que lo avalan, se ha producido un cambio de paradigma poniendo énfasis en la red de conexiones neurales existente entre las distintas zonas de cerebro. El “Proyecto Conectoma Humano” está enmarcado en una serie de proyectos a multiescala de gran alcance como es el “Human Brain Project”. Su objetivo es describir y explicar el conectoma humano, con el objetivo último de relacionar la estructura cerebral con la función y el comportamiento humano.

¿Por qué es tan importante el estudio de las redes neurales funcionales?

El cerebro es un órgano en constante cambio, a pesar de tener una determinada fisiología, las experiencias vitales moldean la forma en la que se conecta. Por lo tanto, la función es algo totalmente dependiente de las redes que conectan las diferentes partes de la corteza. En el desarrollo del cerebro y la materia gris, las diferentes neuronas que lo conforman se organizan con determinados patrones en función de nuestra genética, pero sobre todo por las experiencias vitales. De este patrón de conexión se derivan todas las funciones que desarrolla el cerebro, desde recuerdos, formas de comportamiento social o patrones atencionales hasta las distintas programaciones del movimiento que cada persona realiza para llevar a cabo la misma tarea.

El desarrollo del estudio de las redes neuronales supone un gran avance para ramas clínicas como la neuropsicología o la neuropsiquiatría, ya que el entendimiento de los patrones de conexión cerebrales ayuda enormemente a la comprensión de muchas enfermedades que no sólo tienen su origen en el daño de ciertas estructuras cerebrales, sino que se extiende a las conexiones subyacentes. Entendiendo así la relevancia de las conexiones cerebrales, es fácil comprender que cualquier patología neurológica implica una perturbación en las redes cerebrales y que su estudio resulta determinante.

¿Cuáles son sus líneas de investigación?

En el Centro de Tecnología Biomédica y específicamente en el Laboratorio de Neurociencia Cognitiva y Computacional (UCM-UPM) llevamos una línea de investigación que intenta demostrar que con pruebas neurofisiológicas, como el Electroencefalograma (EEG) o la Magnetoencefalografía (MEG), podemos tener perfiles de actividad cerebral que nos permitan tener un biomarcador de riesgo de desarrollo de la enfermedad. Son técnicas completamente no-invasivas, es decir registran lo que de forma natural se genera en nuestro cerebro (la actividad eléctrica y su campo magnético), son muy sencillas en su aplicación y no requieren más que la colocación de un gorro de EEG sobre el pelo del participante o, en el caso del MEG, sólo introducir la cabeza en un casco con sensores de campo magnético. Nuestro grupo de trabajo lleva 20 años desarrollando modelos de análisis de la señal derivada del EEG y del MEG para poder obtener estos signos biológicos que permitan ayudar a determinar qué personas están en riesgo de padecer una demencia. Con ellas hemos conseguido demostrar que las personas en diferentes fases del proceso de la enfermedad de Alzheimer muestren una serie de patrones indicadores de un deterioro neurofisiológico.

¿Cuáles son los resultados que han obtenido hasta el momento?

Hemos demostrado que las personas con deterioro cognitivo leve (DCL), un estadio inmediatamente anterior a la fase de demencia, presenta un incremento de la sincronía cerebral entre las regiones prefrontales y las regiones parietales, una disminución de la frecuencia del pico de Alpha, incremento de la potencia de la banda de frecuencia delta en regiones temporales y un incremento de la potencia de Alpha en regiones prefrontales.

De hecho, las personas que desarrollan demencia en menos dos años después de haber sido diagnosticado de DCL son las que presentan más alteraciones en estos parámetros. También se han investigado los perfiles neurofisiológicos de personas con quejas subjetivas cognitivas, esencialmente de memoria, es decir se quejan de memoria, pero cuando se les realiza una evaluación neuropsicológica ejecutan las pruebas dentro del rango de la normalidad.

Se sabe que estas quejas pueden ser predictoras en un alto porcentaje para el desarrollo de DCL o incluso demencia. La evaluación neurofisiológica de estas personas ha revelado nuevamente un incremento de sincronía en banda Alpha entre regiones antero-posteriores. De esta manera, se puede saber que estas quejas no son realmente subjetivas y que ciertos parámetros neurofisiológicos están alterados reflejando un malfuncionamiento de las redes cerebrales que sustentan nuestros procesos cognitivos. Estos parámetros se han comparado con otros biomarcadores como el PET de amiloide o la punción lumbar, donde se puede observar también la proteína tau fosforilada. Estas comparaciones han demostrado que cuando hay acumulación de amiloide en el cerebro o cuando hay valores elevados de tau en el líquido cefalo-raquideo se observan también parámetros de incremento de la sincronía cerebral característicos de personas con alto riesgo de padecer demencia. De esta manera, los signos neurofisiológicos encontrados con MEG y EEG han demostrado una suficiente validez para detectar personas con alto riesgo en diferentes fases de la enfermedad.

Una de sus preocupaciones ha sido la ciencia traslacional, que la investigación básica pudiera ser trasladada a la práctica clínica de manera eficiente.

Efectivamente, nuestros avances y la transferencia del conocimiento nos están permitiendo que lo que se estudia en los centros de investigación pueda ser transferido, con facilidad, al campo de actuación clínico y así hacer llegar estos servicios al conjunto de la población.

Enhorabuena, recientemente han conseguido crear la “Unidad de Evaluación Neurofuncional” ¿nos puede explicar en qué consiste?

La “Unidad de Evaluación Neurofuncional” (UEN) es una empresa que comercializa los hallazgos de nuestro laboratorio, y que, por tanto, ofrece un servicio de caracterización de las redes funcionales del cerebro y del riesgo de padecer un deterioro en ellas. Para ello, establecimos una base de datos con la que se compara a las personas objeto de estudio y desarrollamos un paquete de análisis de señales que permite de forma computerizada obtener los parámetros objeto de estudio.
Su objetivo es dar sentido práctico a la investigación neurocientífica. Su propuesta, cubrir la necesidad de poner los conocimientos y avances científicos más pioneros a disposición de la práctica clínica. UEN pretende mejorar la función de diagnóstico, pronóstico y supervisión del tratamiento aportando novedosas herramientas a profesionales del ámbito neurológico, neuropsiquiátrico y neuropsicológico.
Página web del Laboratorio LNCyC: http://meg.ctb.upm.es/es
Página web de la Unidad UEN https://www.neurofuncional.es

Director del Laboratorio de Neurociencia Cognitiva y Computacional (LNCyC) y Catedrático de Psicología Básica de la UCM. Trabajó como investigador en el centro de Magnetoencefalografía Dr.Pérez-Modrego, primero en instalar un equipo de Magnetoencefalografía (MEG) en nuestro país. En el año 2010 promovió la creación de un laboratorio mixto entre la UCM y la Universidad Politécnica de Madrid que comenzó a dirigir.
Este laboratorio ha alcanzado una importante productividad científica y está participando en múltiples proyectos de investigación nacionales e internacionales. En él se han desarrollado herramientas gratuitas de análisis de señales (se utilizan en grupos de tres continentes; HERMES), y ha dado formación pre y post doctoral a muchos investigadores (nacionales y extranjeros).
Entre los hitos más importantes de su carrera investigadora cabe señalar que su grupo se haya convertido en referencia internacional en la investigación de la Enfermedad de Alzheimer con MEG describiendo las alteraciones de las redes funcionales en reposo y durante la realización de tareas de memoria en diversos estadios de la enfermedad. Se han desarrollado modelos predictivos de conversión y han explorado cómo factores genéticos, de daño en la sustancia blanca (conectividad anatómica) o la acumulación de proteína Tau y amilode afectan a dicha organización funcional y por tanto al sistema cognitivo. Adicionalmente, han desarrollado líneas de trabajo para explorar la plasticidad cerebral y como las intervenciones neuropsicológicas son capaces de modificar la organización funcional de la red y mejorar la cognición de pacientes con patologías neurológicas.