CC o CA: ¿Cómo Funciona la Electricidad Cerebral?

Cuando pensamos en la actividad eléctrica del cerebro, a menudo vienen a la mente las ondas cerebrales rápidas capturadas por un electroencefalograma (EEG) estándar. Sin embargo, bajo la superficie de estas fluctuaciones rápidas, existe un componente eléctrico fundamental y a menudo pasado por alto: los potenciales de Corriente Continua (CC). Estos potenciales, estudiados desde finales del siglo XIX, son cruciales para comprender tanto el funcionamiento cerebral normal como las patologías neurológicas y psicológicas.

A diferencia de la Corriente Alterna (CA) que encontramos en la red eléctrica de nuestros hogares, donde la dirección del flujo de electrones cambia periódicamente, la Corriente Continua (CC) implica un flujo constante en una sola dirección. Esta distinción es fundamental en electricidad general, pero ¿cómo se aplica al cerebro?

¿Qué Son los Potenciales de Corriente Continua (CC) en el Cerebro?

Los potenciales de CC cerebrales se refieren a la gama completa de actividades bioeléctricas del cerebro que pueden ser registradas de manera fiable por un sistema de grabación de CC. Cubren una amplia gama de alteraciones lentas de las señales de EEG, desde deflexiones fásicas de milisegundos de duración hasta oscilaciones tónicas prolongadas de varios minutos. Estos potenciales reflejan alteraciones en el nivel de excitación y excitabilidad de las cortezas cerebrales, así como de las regiones subcorticales.

Los orígenes de los potenciales de CC cerebrales se encuentran principalmente en la actividad neuronal, surgida de los cambios en el potencial de membrana de las dendritas apicales de las neuronas piramidales. Representan procesos de facilitación provocados por la actividad de las fibras aferentes corticopetales, en particular las procedentes de los núcleos talámicos y los sistemas aferentes inespecíficos.

La Diferencia Entre Medición en CA y CC

La electroencefalografía (EEG) tradicional se ha realizado en modo acoplado a CA, con filtros de baja frecuencia establecidos en 0.5 Hz o superiores. Esta práctica se introdujo para cancelar artefactos no deseados, como los causados por el sudor o el movimiento. Sin embargo, esta configuración, aunque útil para estudiar las ondas cerebrales más rápidas, descarta gran parte de la información que podría proporcionar el registro de potenciales de CC. Los potenciales lentos y sostenidos que son de naturaleza CC son precisamente los que se filtran. Por lo tanto, el registro de potenciales de CC puede mejorar significativamente nuestra comprensión de la función neurofisiológica cerebral y los mecanismos patológicos subyacentes a diversos trastornos.

Tipos de Potenciales de CC Cerebrales

Existen dos tipos conceptualmente diferentes de potenciales de CC:

• Potenciales de CC Fisiológicos (Potenciales Relacionados con Eventos - PREs o ERPs por sus siglas en inglés): Son potenciales de CC de pequeña amplitud y estrictamente ligados en el tiempo a un estímulo o evento. Han sido utilizados con fines diagnósticos, principalmente en neurología, neurocirugía y neurociencia. Se obtienen típicamente promediando la actividad cerebral registrada en respuesta a múltiples presentaciones del mismo estímulo o evento.
• Potenciales de CC Patológicos (Potenciales de CC Espontáneos): Hay evidencia de cambios espontáneos de potencial de CC en el cerebro humano, como la Depresión Propagada (Spreading Depression - SD). Estos grandes cambios espontáneos de potencial de CC se han relacionado en gran medida con patologías cerebrales, pero no se registran en la configuración clínica de rutina debido a los filtros utilizados.

Esta distinción es crucial. Mientras que los PREs son respuestas evocadas y predecibles, los potenciales de CC espontáneos pueden reflejar estados o eventos patológicos subyacentes que pasan desapercibidos con las técnicas de registro convencionales.

La Importancia de los Potenciales de CC para la Función Cerebral

Existe una correlación fascinante entre los potenciales de CC y diversas funciones y procesos cerebrales. Se ha demostrado que están correlacionados con:

• Estados de alta alerta.
• Transiciones entre la vigilia y el sueño, así como entre las diferentes etapas del sueño.
• La conciencia de los movimientos musculares (Potencial de Disposición o Bereitschaftspotential).
• La conciencia durante la toma de decisiones.
• La demanda y el rendimiento de tareas.
• Comportamientos consumatorios.
• Estado de comportamiento y excitación (arousal).
• Atención (Potencial Negativo Contingente o CNV).
• Alteraciones de la barrera hematoencefálica.
• Y muchas otras funciones complejas en el cerebro sano.

La amplitud y el patrón temporal de estos potenciales de CC reflejan la actividad integrada de grandes poblaciones neuronales y proporcionan una ventana a procesos cerebrales que ocurren en escalas de tiempo más lentas que las tradicionalmente estudiadas por el EEG.

Profundizando en los Potenciales Relacionados con Eventos (PREs)

Los PREs son un tipo de potencial de CC que ocurre en relación con un evento. A menudo se les llama potenciales evocados cuando son generados por un estímulo sensorial externo (como un sonido o una luz), o potenciales relacionados con eventos cuando están asociados a procesos cognitivos o motores internos.

Los PREs se pueden dividir en dos grupos principales:

1. PREs Post-Estímulo/Post-Evento: Estos ocurren durante o después de un estímulo o proceso cognitivo. Los PREs post-estímulo se utilizan a menudo para medir percepciones sensoriales tempranas, mientras que los post-evento están más ligados a procesos cognitivos posteriores.
2. PREs Pre-Evento: Estos potenciales están relacionados con la actividad en regiones cerebrales específicas que preceden a un movimiento voluntario o a un proceso cognitivo (como atención, expectativa, toma de decisiones o habla).

Dentro de los PREs post-estímulo, existe una subdivisión adicional en exógenos y endógenos. Los PREs tempranos (exógenos, dentro de ~100 ms después del estímulo) están determinados principalmente por las propiedades físicas del estímulo. Los PREs tardíos (endógenos) representan la condición en la que el sujeto procesa el estímulo y están más relacionados con la respuesta cognitiva.

Los PREs suelen nombrarse con una letra que indica la polaridad (N para negativo, P para positivo) seguida de un número que indica su posición ordinal en la onda evocada o su latencia en milisegundos (por ejemplo, P300 es un potencial positivo que ocurre aproximadamente 300 ms después de un evento relevante).

Debido a su pequeña amplitud, los PREs individuales a menudo no son visibles en el EEG de un solo ensayo y solo se revelan promediando la actividad de múltiples ensayos. Representan la suma de los potenciales postsinápticos inducidos por la activación sincronizada de múltiples neuronas piramidales corticales.

Ejemplos Notables de PREs Pre-Evento

Dos PREs pre-evento estudiados intensivamente son:

• Potencial de Disposición (Bereitschaftspotential): Es una onda lenta negativa que precede a los movimientos voluntarios, con una duración de aproximadamente un segundo. Se registra sobre las regiones centrales bilaterales del cuero cabelludo, cerca del área de la mano en la corteza premotora y las áreas corticales de la línea media. Se cree que su generador principal es el área motora suplementaria, involucrada en la planificación del movimiento.
• Potencial Negativo Contingente (PNC o CNV): Descubierto por Walter y colaboradores en 1964, el PNC contiene componentes cognitivos y motores, observados durante la anticipación de una respuesta. Generalmente se elicita mediante un paradigma estímulo-respuesta. El PNC tiene dos componentes: el PNC temprano (máximo en el cuero cabelludo frontal, comienza después del primer estímulo) y el PNC tardío (máximo en el cuero cabelludo central, evoluciona aproximadamente un segundo después del segundo estímulo). La amplitud del PNC está directamente influenciada por la expectativa del estímulo imperativo y la probabilidad subjetiva.

Las anormalidades en diferentes componentes de los PREs se han asociado con varios trastornos psicológicos (como trastorno afectivo bipolar, esquizofrenia, trastornos de ansiedad) y neurológicos (como migraña), lo que subraya su potencial valor clínico.

La Subutilización de los Potenciales de CC

A pesar de su importancia fisiológica y patológica, tanto los PREs como las mediciones espontáneas de potencial de CC están claramente subutilizados en el contexto clínico. Para muchos clínicos, el uso del EEG se restringe a escenarios muy específicos como la epilepsia, el pronóstico en unidades de cuidados intensivos o la facilitación del diagnóstico de muerte cerebral.

La subutilización de los potenciales de CC espontáneos se debe en gran parte al uso tradicional de filtros en el EEG que impiden su registro rutinario. Por otro lado, la utilización de los potenciales evocados (un tipo de PRE) en la evaluación de enfermedades cerebrales ha sufrido debido al auge de las técnicas de imagen, que a menudo se perciben como más directas o fáciles de interpretar.

Sin embargo, el registro de potenciales de CC ofrece una perspectiva única sobre la función cerebral que las técnicas de imagen no pueden proporcionar directamente, especialmente en lo que respecta a la actividad eléctrica sostenida y los cambios lentos en la excitabilidad neuronal. Promover su uso, tanto en la investigación como en la práctica clínica, es esencial para desbloquear todo su potencial.

Tabla Comparativa: Potenciales de CC Fisiológicos vs. Patológicos

Para clarificar los dos tipos principales de potenciales de CC mencionados:

Preguntas Frecuentes sobre la Electricidad Cerebral y CC/CA

Aquí respondemos algunas preguntas comunes sobre este tema:

¿El cerebro utiliza Corriente Alterna (CA) o Corriente Continua (CC) para funcionar?

El cerebro utiliza principalmente mecanismos que generan potenciales de Corriente Continua (CC) a nivel de las membranas neuronales y la actividad sumada de grandes grupos de neuronas. Aunque la actividad oscilatoria registrada por el EEG (ondas cerebrales) se analiza a menudo como si fueran componentes de CA, estas ondas son el resultado de cambios rápidos y rítmicos en los potenciales de membrana que, en sí mismos, implican flujos de iones que generan potenciales de CC fluctuantes. Los potenciales de CC de los que hablamos en este artículo son componentes más lentos y sostenidos de esta actividad eléctrica.

¿Cómo se diferencian los potenciales de CC de las ondas cerebrales normales del EEG?

Las ondas cerebrales "normales" (como alfa, beta, theta, delta) registradas en un EEG estándar son fluctuaciones relativamente rápidas (varios ciclos por segundo) que a menudo se analizan en términos de frecuencia, similar a la CA. Los potenciales de CC, o potenciales lentos, son cambios en el potencial eléctrico que ocurren mucho más lentamente, a lo largo de segundos o incluso minutos, y representan cambios sostenidos o graduales en la actividad neuronal. Los equipos de EEG tradicionales suelen filtrar estos componentes lentos (CC).

¿Qué son los Potenciales Relacionados con Eventos (PREs)?

Los PREs son un tipo específico de potencial de CC que se genera en el cerebro en respuesta a un evento particular (un estímulo, una decisión, un movimiento). Son pequeñas fluctuaciones que están sincronizadas en el tiempo con dicho evento. Estudiar los PREs ayuda a entender cómo el cerebro procesa información sensorial, toma decisiones o prepara acciones.

¿Por qué es importante estudiar los potenciales de CC si el EEG tradicional no los registra bien?

Estudiar los potenciales de CC es importante porque reflejan procesos cerebrales fundamentales, como los cambios en la excitabilidad de grandes poblaciones neuronales, la preparación para la acción, la atención sostenida y estados patológicos como la Depresión Propagada. El registro de CC proporciona una visión más completa de la actividad eléctrica cerebral que complementa la información obtenida de las ondas cerebrales más rápidas.

¿Se utilizan los potenciales de CC en la práctica clínica?

Aunque los PREs (potenciales evocados) se utilizan en algunos contextos clínicos (por ejemplo, para evaluar las vías sensoriales), el uso de los potenciales de CC en general, especialmente los cambios espontáneos, está subutilizado. Los avances en la tecnología de registro de CC y una mayor conciencia de su importancia podrían llevar a una mayor integración en el diagnóstico y seguimiento de trastornos neurológicos y psiquiátricos.

Conclusión

La pregunta de si el cerebro usa CA o CC no tiene una respuesta simple de "uno u otro". El cerebro genera actividad eléctrica compleja que incluye componentes tanto oscilatorios (que se analizan como CA) como potenciales sostenidos o lentos (que son de naturaleza CC). Los potenciales de Corriente Continua (CC) representan un aspecto fundamental de la función cerebral, reflejando cambios en la excitación neuronal que subyacen a una amplia gama de funciones fisiológicas y estados patológicos. Aunque a menudo se han pasado por alto en la práctica clínica estándar debido a las limitaciones de los equipos de registro tradicionales, el estudio y la medición de los potenciales de CC son esenciales para obtener una imagen completa de cómo funciona nuestro cerebro y cómo se ve afectado por la enfermedad. Su mayor comprensión y aplicación clínica prometen arrojar luz sobre misterios persistentes de la mente y mejorar el diagnóstico y tratamiento de los trastornos cerebrales.

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