Acoplamientos entre frecuencias de la actividad oscilatoria anómala en la enfermedad de parkinson. Papel fisiopatológico

Resumen

Este trabajo pretende profundizar en el estudio del funcionamiento del circuito motor de los ganglios basales. Con ese objetivo hemos analizado la actividad oscilatoria registrada en el núcleo subtalámico de pacientes con Enfermedad de Parkinson que se someten a la cirugía de implantación de electrodos para realizar estimulación cerebral profunda; así como la actividad oscilatoria registrada en cuatro estructuras del circuito motor de los ganglios basales en el modelo de rata lesionada con 6-OHDA. El espectro de potencia de la actividad oscilatoria registrada en las distintas estructuras del circuito motor de los ganglios basales está caracterizado por la presencia de una serie de picos espectrales que se distribuyen a lo largo de todo el eje frecuencial, abarcando frecuencias que van desde los 2 Hz hasta los 300 Hz. De esta forma, hemos sido capaces de determinar cómo la amplitud y la frecuencia a la que se presentan estos picos guarda una relación directa con manifestaciones clínicas, motoras y conductuales que se observan tanto en los pacientes con enfermedad de Parkinson como en el modelo animal de la enfermedad. Paralelamente, hemos comprobado cómo la manipulación farmacológica genera unos efectos sobre el estado motor y conductual de pacientes y animales que pueden cuantificarse en detalle de acuerdo a las características espectrales de la actividad oscilatoria. Gran parte de este trabajo se ha dedicado al estudio de las interacciones entre frecuencias; un fenómeno que revela la existencia de interacciones fase-amplitud entre los ritmos característicos del espectro de potencia, tanto en el humano como en el animal. Si bien el patrón de acoplamientos descrito en el hombre es muy complejo e involucra las actividades de varias bandas frecuenciales formando una ¿cascada¿ de interacciones, en el animal este patrón es mucho más simple y se reduce a la existencia de una única actividad lenta que modula al resto de actividades rápidas. El estudio de este tipo de fenómenos no-lineales aplicado al análisis de la actividad oscilatoria registrada en el núcleo subtalámico de pacientes de enfermedad de Parkinson sugiere que en situación ¿off¿ el exceso de acoplamiento detectado entre las bandas beta bajo y HFO podría estar relacionado con las alteraciones motoras que sufren estos pacientes. El exceso de interacción que sobre las oscilaciones de alta frecuencia estaría ejerciendo la actividad beta anómala daría lugar a un efecto de ¿bloqueo¿ que impide la correcta modulación de la actividad rápida durante la ejecución de movimientos. En el estudio de los acoplamientos fase-amplitud en el modelo animal de rata parkinsoniana se observa cómo los patrones detectados para animales control y lesionados son muy similares. Se caracterizan por la presencia de una banda de actividad en el rango delta que modula la amplitud de las oscilaciones rápidas en todas las estructuras registradas. La acción farmacológica con agonistas y antagonistas de los receptores de dopamina induce efectos opuestos en estos acoplamientos, variando en un sentido o en otro el valor la frecuencia de esta actividad moduladora. La utilización del modelo de rata parkinsonizada, unido a la realización de registros simultáneos en 4 estructuras del circuito motor de los ganglios basales nos ha permitido comprobar que los valores de fase de la actividad delta-theta en los que la amplitud de cada una de las actividades rápidas es máxima, coinciden para los cuatro núcleos analizados. Todo ello, unido al hecho de que se observen elevados valores de coherencia imaginaria en el rango delta-theta para las interacciones entre los cuatro núcleos registrados, sugiere que esta banda de actividad podría estar siendo la encargada de organizar la comunicación entre las estructuras. De esta forma, las interacciones fase-amplitud aquí estudiadas se constituirían como el mecanismo que permite coordinar la actividad oscilatoria a lo largo de diferentes escalas temporo-espaciales.