Autor Articles i estudis
27 desembre 2016 a 15:00

Per què l’exposició a certs estímuls rítmics provoca crisis epilèptiques?

0 Flares 0 Flares ×
UPF // Imatge de la Web

UPF // Imatge de la Web

El 1997, els llums intermitents d’un episodi de Pokémon van provocar atacs epilèptics en gairebé 700 nens japonesos. Aquests brots espontanis en nens aparentment sans es van vincular amb l’anomenada “epilèpsia fotosensible”, un tipus d’epilèpsia en el qual certs estímuls visuals provoquen les convulsions. Ara, investigadors de la Universitat Pompeu Fabra (UPF), la Universitat Politècnica de Catalunya (UPC) i la Universitat d’Exeter (Regne Unit) proposen una explicació per a l’aparició de les convulsions epilèptiques davant l’exposició a certs estímuls. Els resultats de l’estudi apareixen a la revista NeuroImage.

L’epilèpsia és una de les malalties neurològiques més comunes a nivell global. Segons l’Organització Mundial de la Salut (OMS), gairebé 50 milions de persones a tot el món la pateixen i un 30% no respon al tractament. Les crisis epilèptiques que caracteritzen aquest trastorn són episodis d’activitat descontrolada i sincronitzada de les neurones que poden portar a la pèrdua de la consciència i altres impediments greus del funcionament del cervell.

Si considerem el cervell com a sistema dinàmic, podem usar eines típicament relacionades amb l’enginyeria o la física per esbrinar quins factors desencadenen els atacs epilèptics. L’equip d’investigació liderat per Marc Goodfellow, professor titular de Matemàtiques a la Universitat d’Exeter, en col·laboració amb Jordi García-Ojalvo, investigador principal a la Universitat Pompeu Fabra (UPF), ha utilitzat un model computacional d’una columna cortical, un grup de neurones en què s’organitza l’escorça cerebral, per mostrar que les neurones adquireixen un comportament epilèptic quan s’exposen a estímuls de determinades freqüències. Aquest augment pot ser degut a la pròpia activitat del cervell o ser conseqüència d’estímuls externs, com els patrons parpellejants en el cas dels dibuixos Pokémon.

Segons els resultats de la recerca, aquest comportament sorgeix de les propietats dinàmiques del teixit neuronal, com la capacitat de ressonància. L’estimulació visual amb freqüències properes als ritmes alfa (present en l’episodi de Pokémon) pot interferir amb l’activitat alfa natural de l’escorça visual del cervell, portant a un augment de l’amplitud de les descàrregues i pot desencadenar convulsions epilèptiques. Per entendre aquest fenomen el podem comparar amb el que passa quan empenyem un nen a un gronxador. Si ho empenyem a la mateixa freqüència que la freqüència de balanceig, el gronxador oscil·larà amb major amplitud i el nen pujarà més i més, fins al punt que podria fins i tot caure. Aquesta caiguda és una analogia a la crisi epilèptica que pot ocórrer en el cervell quan s’exposa a l’estimulació amb unes freqüències determinades. En la sèrie de dibuixos Pokémon, els llums brillaven a una freqüència de 12Hz. “El ritme alfa del cervell és de 8-12Hz i els dibuixos animats estaven mostrant exactament la freqüència alfa de 12Hz. Aquest fenomen coincideix amb els resultats de la nostra investigació,” comenta l’autor de l’estudi, Maciej Jedynak.

Un escenari purament dinàmic pot explicar la susceptibilitat a les ones delta i theta, així com una falta de susceptibilitat a una estimulació massa ràpida o massa lenta. Els investigadors demostren com es dóna aquest fenomen en presència d’estimulació aleatòria (soroll), que simula l’estimulació existent a la columna cortical de manera més fiable que l’estimulació periòdica.

“Aquesta investigació millora la nostra comprensió sobre l’aparició de les crisis epilèptiques i el paper que juga la comunicació en les xarxes neuronals”, comenta Marc Goodfellow, professor de Matemàtiques a la Universitat d’Exeter i líder de l’estudi. Segons Jordi G. Ojalvo, líder del Laboratori de Biologia dels Sistemes Dinàmics de la UPF i col·laborador en l’estudi, “aquest treball demostra que les característiques temporals de l’activitat aleatòria del cervell poden tenir efectes profunds en el seu comportament”. “Per poder desenvolupar alternatives als tractaments actuals contra l’epilèpsia, necessitem millorar la nostra comprensió dels mecanismes subjacents a aquesta malaltia,” afegeix Jedynak, investigador a la UPC i primer autor de l’estudi. “Els nostres descobriments ajuden a dilucidar els mecanismes de generació i propagació de les crisis epilèptiques en el cervell.”

Treball de referència: Maciej Jedynak, Antonio J. Pons, Jordi Garcia-Ojalvo, Marc Goodfellow Temporally correlated fluctuations drive epileptiform dynamics. NeuroImage, Open Access funded by Engineering and Physical Sciences Research Council. http://dx.doi.org/10.1016/j.neuroimage.2016.11.034

0 Flares Twitter 0 Facebook 0 Google+ 0 LinkedIn 0 Pin It Share 0 Email -- 0 Flares ×