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Los hallazgos pueden producir nuevas terapias para la depresión y la ansiedad entre millones de pacientes
Ingenieros y médicos de la USC y la Universidad de California en San Francisco han descubierto cómo las variaciones del estado de ánimo pueden traducirse o decodificarse a partir de señales neuronales en el cerebro de una persona, un proceso que no se había demostrado antes.
El estudio, publicado en Nature Biotechnology , es un paso clave hacia la creación de nuevos tratamientos para la depresión y otros trastornos, incluidas las terapias que utilizan la estimulación cerebral para tratar los trastornos del estado de ánimo y la ansiedad en millones de pacientes que no responden a los tratamientos actuales.
La profesora asistente de la Escuela de Ingeniería Viterbi de la USC, Maryam Shanechi, dirigió el desarrollo de la tecnología de decodificación. Edward Chang , profesor de cirugía neurológica de la UCSF, dirigió el esfuerzo de implantación humana y recopilación de datos.
Según Shanechi, para los profesionales clínicos, una poderosa herramienta de decodificación proporcionaría los medios para delinear claramente, en tiempo real, la red de regiones del cerebro que respaldan el comportamiento emocional.
Nuestro objetivo es crear una tecnología que ayude a los médicos a obtener un mapa más preciso de lo que sucede en un cerebro deprimido en un momento determinado.
Mariam Shanechi
“Nuestro objetivo es crear una tecnología que ayude a los médicos a obtener un mapa más preciso de lo que sucede en un cerebro deprimido en un momento determinado y una forma de comprender lo que la señal cerebral nos dice sobre el estado de ánimo. Esto nos permitirá obtener una evaluación más objetiva del estado de ánimo a lo largo del tiempo para guiar el curso del tratamiento de un paciente determinado”, dijo Shanechi.
“Por ejemplo, si conocemos el estado de ánimo en un momento dado, podemos usarlo para decidir si se debe administrar estimulación eléctrica al cerebro en ese momento o cómo se debe administrar para regular los extremos de emoción insalubres y debilitantes”.
El equipo reclutó a siete voluntarios entre un grupo de pacientes con epilepsia a los que ya se les habían insertado electrodos intracraneales en el cerebro para realizar un seguimiento clínico estándar a fin de localizar sus convulsiones. Se registraron señales cerebrales a gran escala de estos electrodos en los voluntarios durante varios días en la UCSF, mientras que también informaron de forma intermitente sobre sus estados de ánimo mediante un cuestionario.
Shanechi y los estudiantes Omid Sani y Yuxiao Yang usaron los datos para desarrollar una nueva tecnología de decodificación que podría predecir las variaciones del estado de ánimo a lo largo del tiempo a partir de las señales cerebrales en cada sujeto humano.
“El estado de ánimo está representado en múltiples sitios del cerebro en lugar de regiones localizadas, por lo que decodificar el estado de ánimo presenta un desafío computacional único”, dijo Shanechi, titular de la Cátedra Viterbi Early Career en el Departamento de Ingeniería Eléctrica de Ming Hsieh . “Este desafío se hace más difícil por el hecho de que no tenemos una comprensión completa de cómo estas regiones coordinan su actividad para codificar el estado de ánimo y ese estado de ánimo es intrínsecamente difícil de evaluar”.
Encontrar nuevos tratamientos para la depresión, desarrollando nuevas metodologías
Para resolver este desafío, el equipo tuvo que desarrollar nuevas metodologías de decodificación que incorporaran señales neuronales de sitios cerebrales distribuidos mientras se enfrentaban a oportunidades poco frecuentes para medir los estados de ánimo, dijo Shanechi.
Para construir el decodificador, el equipo analizó las señales cerebrales que se registraron con electrodos intracraneales en los siete voluntarios. Las señales cerebrales sin procesar se registraron continuamente en regiones cerebrales distribuidas mientras los pacientes autoinformaban sus estados de ánimo a través de un cuestionario basado en tabletas.
En cada una de las 24 preguntas, se le pidió al paciente que “califique cómo se siente ahora” tocando uno de los siete botones en un continuo entre un par de descriptores de estado de ánimo negativos y positivos (por ejemplo, “deprimido” o “feliz”). . Una puntuación más alta correspondía a un estado de ánimo más positivo.
Usando su metodología, los investigadores pudieron descubrir los patrones de señales cerebrales que coincidían con los estados de ánimo autoinformados. Luego usaron este conocimiento para construir un decodificador que reconocería de forma independiente los patrones de señales correspondientes a un determinado estado de ánimo. Una vez que se construyó el decodificador, midió solo las señales cerebrales para predecir las variaciones del estado de ánimo en cada paciente durante varios días.
¿Nuevos tratamientos para la depresión y los trastornos del estado de ánimo?
El equipo de la USC/UCSF cree que los hallazgos podrían respaldar el desarrollo de nuevas terapias de estimulación cerebral para los trastornos del estado de ánimo y la ansiedad.
Los datos de la Encuesta Nacional sobre Uso de Drogas y Salud de 2016 revelaron que 16,2 millones de adultos en los Estados Unidos, aproximadamente el 6,7 por ciento de todos los adultos estadounidenses, han sufrido al menos un episodio depresivo mayor. Los tratamientos como los inhibidores selectivos de la recaptación de serotonina pueden ser efectivos en algunos pacientes, pero no en todos.
Según el ensayo STAR*D financiado por los Institutos Nacionales de la Salud, el estudio más largo para evaluar los tratamientos para la depresión, casi el 33 % de los pacientes con depresión mayor no responden al tratamiento (más de 5,3 millones de personas solo en los EE. UU.). En junio, los Centros para el Control y la Prevención de Enfermedades informaron que el suicidio está aumentando en todo el país.
Para los millones de pacientes resistentes al tratamiento, las terapias alternativas pueden ser efectivas. Por ejemplo, los estudios de imágenes en humanos que utilizan tomografía por emisión de positrones y resonancia magnética funcional han sugerido que varias regiones del cerebro median la depresión y, por lo tanto, las terapias de estimulación cerebral en las que se estimula eléctricamente una región relevante para el estado de ánimo se pueden aplicar para aliviar los síntomas depresivos. Si bien los tratamientos de estimulación cerebral de circuito abierto son prometedores, una terapia más precisa y efectiva podría requerir un enfoque de circuito cerrado en el que un seguimiento objetivo del estado de ánimo a lo largo del tiempo guíe cómo se administra la estimulación.
Potencial de terapias personalizadas, nuevos tratamientos para la depresión
La tecnología abre la posibilidad de nuevas terapias personalizadas para trastornos neuropsiquiátricos como la depresión y la ansiedad para millones de personas que no responden a los tratamientos tradicionales, señaló Shanechi.
La nueva tecnología de decodificación, explicó Shanechi, también podría extenderse para desarrollar sistemas de circuito cerrado para otras afecciones neuropsiquiátricas, como el dolor crónico, la adicción o el trastorno de estrés postraumático, cuyos correlatos neuronales nuevamente no están anatómicamente localizados, sino que abarcan una red distribuida de regiones del cerebro, y cuya evaluación del comportamiento es difícil y, por lo tanto, no está disponible con frecuencia.
La investigación fue parcialmente financiada por la Agencia de Proyectos de Investigación Avanzada de Defensa (DARPA) bajo el Acuerdo de Cooperación Número W911NF-14-2-0043, emitido por la oficina de contratación de la Oficina de Investigación del Ejército en apoyo del programa SUBNETS de DARPA. Los puntos de vista, las opiniones y/o los hallazgos expresados pertenecen a los autores y no deben interpretarse como que representan los puntos de vista o las políticas oficiales del Departamento de Defensa o del gobierno de los EE. UU..
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Dr. Martin Passen, a dedicated nutrition educator with a master’s in nutrition education and nearing completion of a clinical nutrition and dietetics master’s. Passionate about sharing valuable information effectively.