Las neurotrofinas, denominadas también factores de crecimiento cerebral, son proteínas que ayudan a la supervivencia de las neuronas. Una de los más comunes es el conocido como BDNF, que presenta lo que se denomina un polimorfismo genético, variaciones en la secuencia del ADN en diferentes sujetos de una población. En el caso del BDNF, una de estas variaciones (llamada Val/Val) tiene, en mujeres, un efecto protector contra el envejecimiento del que carecen el resto de variantes. Lo que se desconocía hasta ahora era cómo ello se reflejaba en la actividad cerebral de las portadoras de esta variante genética.

Pereda comenta este trabajo: “Lo que hemos descubierto, midiendo el campo magnético generado por la actividad sináptica de las neuronas, es que, incluso en reposo, la comunicación en la banda de frecuencia más alta entre la parte anterior y posterior de la corteza cerebral es mayor en el grupo que presenta la variante genética protectora. Pensamos que esto es un indicador de que en las mujeres que carecen de ella la comunicación entre estas áreas, asociada a la liberación de una sustancia neurotransmisora denominada GABA, está reducida”.

Correlación entre los genes y la comunicación entre áreas cerebrales

Pereda y Cuesta llevaron a cabo la parte relacionada con el análisis de señales y consideran que este resultado es importante por dos razones: “La primera, porque demuestra que existe una correlación medible entre la expresión de diferentes genes y la comunicación entre áreas cerebrales, incluso cuando no se está realizando ninguna tarea cognitiva. Y la segunda, porque nos permite entender mejor las diferencias en el proceso de envejecimiento cerebral en mujeres sanas y cómo estas diferencias pueden exacerbarse en procesos de envejecimiento patológico como la demencia”.

El siguiente paso será combinar información sobre la expresión de diferentes genes para conocer si la interacción entre ellos mismos modifica el funcionamiento cerebral tanto en personas sanas como en aquellas mostrando los primeros síntomas de la enfermedad de Alzheimer. “Hemos comprobado también, utilizando herramientas de aprendizaje automático, que es posible determinar con precisión el grupo al que pertenece cada una de las participantes simplemente a partir del grado de conectividad entre un subconjunto de áreas en la corteza frontal y occipital», admite.

Asimismo, están convencidos de que, añadiendo información de más genes y de la estructura anatómica del hipocampo (la zona del cerebro en la que se forman los recuerdos), podrán anticipar de forma no invasiva el diagnóstico de la patología en su estadio más temprano, antes de que aparezcan los primeros síntomas”.

La idea es que esto permita mejorar la eficiencia de los tratamientos de una enfermedad que, si bien no tiene cura actualmente, puede mejorar su sintomatología si se trata de forma temprana.

Un grupo internacional en el que participan investigadores del Reino Unido y España, y cuyo autor senior es profesor de la Universidad de La Laguna, Ernesto Pereda, ha publicado recientemente un trabajo en la revista Frontiers in Neurosciences, la tercera publicación internacional en abierto más citada del mundo en el ámbito de la neurociencio. En él, se demuestra que el cambio en la comunicación entre diferentes frecuencias de distintas áreas cerebrales es un signo distintivo de la etapa más temprana de la enfermedad de Alzheimer.

Los investigadores analizaron la actividad electromagnética cerebral en reposo de 54 personas divididas en dos grupos, unas con deterioro cognitivo leve (MCI por sus siglas en inglés) y otras de la misma edad, pero sanas, y utilizaron métodos matemáticos, junto con la información de su estructura cerebral registrada mediante resonancia magnética, para estimar la comunicación entre las diferentes frecuencias de distintas áreas cerebrales. Estos patrones de conectividad fueron luego introducidos en un algoritmo computacional, y usados para entrenar un clasificador, que fue capaz de distinguir de forma automática, en el 95% de los casos, entre sujetos sanos o enfermos.

El investigador de la ULL, Pablo Cuesta, también ha participado

Los dos miembros de la ULL que han participado en el estudio son el investigador Pablo Cuesta, con contrato Juan de la Cierva, y el docente Ernesto Pereda, ambos pertenecientes al Departamento de Ingeniería Industrial. «El resultado es muy interesante porque ya se sabía que, incluso en reposo, las diferentes frecuencias cerebrales interactúan entre ellas, y que esta se podía registrar con sensores externos. Pero es la primera vez que se comprueba que esta interacción está alterada en las primeras etapas de la enfermedad”, asegura el profesor.

En concreto, los sectores en las que más cambia la actividad son el lóbulo frontal y prefrontal, varias áreas parietales y el precúneo, muy relacionado con la memoria, y la comunicación con el hipocampo, donde se almacenan los recuerdos, y de las primeras afectadas. «Que su actividad esté alterada incluso en descanso abre la puerta a la posibilidad de detectar los primeros síntomas de esta patología de forma no invasiva y sin necesidad de que los pacientes tengan que realizar ningún tipo de tarea cognitiva”, explica.

«El objetivo es ver si con esta información adicional podemos detectar el origen antes incluso de que el sujeto sea consciente de que algo no anda bien»

El trabajo se encuadra en el marco de un número especial de la revista, que ha sido editado por varios de los mejores especialistas mundiales en el estudio de la actividad electromagnética cerebral. “Teníamos mucho interés en poder publicar aquí los resultados, que ya habían sido presentados en una conferencia en la Universidad de Cambridge a finales de 2017, donde fueron muy bien recibidos», comenta Pereda.

Asimismo, destaca como otro factor clave la obligatoriedad de hacer público tanto los datos utilizados como el código informático usado para generar los resultados. «Ello asegura la reproducibilidad de los mismos y la total transparencia en su generación, y aumenta el impacto de la publicación”, señala.

El siguiente paso de esta indagación será integrar información de la dinámica, que determine cómo los patrones de conectividad varían con el tiempo, e investigar, además, sujetos en estadios aún más tempranos de la patología, en los que aún no existe ni deterioro cognitivo ni ningún otro síntoma de la enfermedad. «El objetivo es intentar ver si con esta información adicional podemos detectar el origen antes incluso de que el sujeto sea consciente de que algo no anda bien…”, concluye el docente.

La demencia es el síndrome definido por un menoscabo de la función cerebral, que va más allá de lo que podría considerarse una consecuencia del envejecimiento normal y que limita la independencia de las personas en sus actividades cotidianas. A menudo, demencia y enfermedad de alzhéimer son términos usados de manera indistinguible, cuando lo cierto es que la segunda es sólo una de las enfermedades neurodegenerativas, la más frecuente pero no la única, que ocasionan demencia en edades avanzadas.

Esta confusión viene dada por la dificultad para discernir qué enfermedad en particular causa los síntomas cognitivos del paciente, ocasionando que ante la aparición de un deterioro de las funciones cerebrales (comúnmente de la memoria), el alzhéimer sea el diagnóstico más común.

El problema estriba en que generalmente los síntomas cognitivos aparecen en etapas tardías de las enfermedades y suelen estar causados por la existencia de un daño neuronal extenso y a menudo irreversible. En el caso del alzhéimer, se sabe que los primeros indicios de la enfermedad se dan en torno a 20-25 años antes de la aparición de los primeros síntomas cognitivos.

Acumulaciones anómalas de un cierto tipo de proteínas en el cerebro

Estas alteraciones iniciales consisten en acumulaciones anómalas de un cierto tipo de proteínas en el cerebro (placas de amiloide y ovillos neurofibrilares) que únicamente son detectables mediante técnicas muy invasivas para el paciente, como la punción lumbar o el escáner con tomografía por emisión de positrones (PET por sus siglas en inglés).

El esfuerzo de la neurociencia actual está enfocado en la búsqueda de nuevas técnicas que permitan detectar esas primeras alteraciones de manera que se posibilite diagnosticar qué enfermedad en particular tiene un paciente dado y, además, hacerlo cuando aún es posible tomar medidas preventivas. Para ello se han creado equipos multidisciplinares, a menudo en colaboración con otros grupos internacionales, capaces de estudiar la neuropatología del alzhéimer desde diferentes puntos de vista.

Este enfoque permite aunar información obtenida con diversas modalidades de neuroimagen como el citado PET, la resonancia magnética (RM) o la magnetocefalografía (MEG), una técnica mínimamente invasiva capaz de medir directamente los campos magnéticos extracraneales asociados a la actividad neuronal. En esta línea, un estudio fruto de la colaboración internacional entre los investigadores del National Centre for Geriatrics and Gerontology de Japón e investigadores de las universidades Politécnica y Complutense de Madrid y de la Universidad de la Laguna, han desarrollado una serie de biomarcadores que caracterizan las primeras alteraciones neuropatológicas que subyacen al desarrollo de la enfermedad de alzhéimer.

La investigación, enmarcada dentro un macroproyecto del estudio del envejecimiento del Gobierno de Japón, consistió en el análisis de la actividad cerebral en reposo de 38 personas cognitivamente sanas y 28 pacientes con deterioro cognitivo leve.