Geometría para medir la consciencia

Juan Ruiz de Miras, investigador de la UJA, es el responsable del proyecto./FUNDACIÓN DESCUBRE
Juan Ruiz de Miras, investigador de la UJA, es el responsable del proyecto. / FUNDACIÓN DESCUBRE

Investigadores de la Universidad de Jaén lideran un estudio que permitirá trabajar con pacientes en coma | Mediante una aplicación informática, traducen las señales eléctricas del cerebro y les dan una forma geométrica que hace posible distinguir los niveles de consciencia

C. C.Jaén

¿Se imaginan saber cuán profundo está durmiendo alguien o si una persona en coma o sedada es capaz de responder neuronalmente a estímulos? Un grupo científico internacional, liderado por investigadores de la Universidad de Jaén, ha diseñado un sistema para que esto sea posible.

A partir de ahora podremos conocer si una persona está o no despierta cuando esta es incapaz de comunicarse. Mediante una aplicación informática, traducen las señales eléctricas del cerebro y les dan una forma geométrica que hace posible discriminar entre los distintos niveles de consciencia e inconsciencia. Las aplicaciones son muchas pero el estudio está enfocado sobre todo a trabajar, desde un punto de vista clínico, con pacientes con daños cerebrales o en coma, para saber en qué estado se encuentran realmente.

A través del análisis del electroencefalograma, los investigadores proponen un indicador de la dimensión fractal, es decir, traducen la información en una forma geométrica. «El software que hemos diseñado crea un objeto tridimensional y medimos cómo ocupa el espacio. Por ejemplo, un folio de papel es plano de partida, pero si con él haces una pelota estás llenando el espacio mucho mayor. Eso mide la dimensión fractal», explicó en unas declaraciones a la Fundación Descubre el autor principal del trabajo, Juan Ruiz de Miras, investigador de la Universidad de Jaén (UJA).

El proceso

Para construir este modelo, se han analizado 69 registros de la actividad de la corteza cerebral de 18 sujetos sanos. Todos ellos han sido tomados en procesos que van desde el estado de vigilia, hasta la fase de sueño lento (NREM, por sus siglas del inglés) y la sedación inducida. El indicador basado en la dimensión fractal les otorga un valor numérico en una escala del uno al cinco. Los sujetos suelen presentar valores bajos cuando están dormidos y altos cuando están despiertos. Esto ha permitido delimitar dónde se situaría en estos casos la línea que sirve de umbral de consciencia, y en cuanto se ha rebasado o no.

Esto ofrece una información trasladable al ámbito sanitario, si bien la técnica aún debe ser validada en pacientes incapaces de responder a estímulos sensoriales, motores o cognitivos. Los resultados del trabajo están disponibles en un artículo publicado por la revista Computer Methods and Programs in Biomedicine con el título 'Fractal dimension analysis of states of consciousness and unconsciousness using transcranial magnetic stimulation'.

Campo por conocer

El tema del estudio es de máxima actualidad en la comunidad científicas y es que ser capaz de delimitar el estado de consciencia e inconsciencia es uno de los actuales retos neurocientíficos. El método de referencia es la Escala de Recuperación del Coma (CSR, por sus siglas del inglés), un cuestionario de tipo psicológico que evalúa una serie de indicadores según la interacción del paciente. Como alternativa, desde el ámbito de la investigación están surgiendo respuestas que recurren al electroencefalograma como fórmula no invasiva de conocer el estado de la mente.

La propuesta de este equipo multidisciplinar, compuesto por científicos de España, Italia, Brasil y Bélgica, pasa por combinar el registro de las señales del cerebro y la dimensión fractal. Una fórmula que ha sido aplicada con éxito en el abordaje de patologías como la epilepsia, el Alzheimer o los trastornos del sueño. «La novedad de nuestro trabajo es que procesamos esa información con un algoritmo matemático, de manera que podemos aplicar nuestra técnica sin necesidad de interactuar con la persona», señaló Ruiz de Miras.

Juan Ruiz de Miras es responsable del desarrollo informático para el modelado geométrico de la actividad cerebral, es decir, el encargado de configurar la aplicación capaz de transformar los estímulos cerebrales en formas geométricas interpretables.

Más allá de la aplicación práctica, estos investigadores subrayan que su indicador basado en la dimensión fractal, desarrollado con recursos públicos de la Unión Europea, España y Brasil, puede ser un recurso útil para entender mejor la relación entre el estado de consciencia y la complejidad del cerebro.