Análisis de la conectividad funcional dinámica basada en EEG durante la terapia de observación de la acción usando teoría de grafos

Abstract

La Terapia de Observación de Acciones (AOT, Action Observation Therapy) es una estrategia emergente no invasiva que aprovecha el fenómeno del Sistema de Neuronas Espejo, por el cual la simple observación de una acción activa en el cerebro del observador representaciones corticales similares a las que se generarían durante la ejecución real de dicho movimiento, lo que permite estimular circuitos motores incluso en ausencia de movimiento voluntario en aquellos pacientes con movilidad reducida. Con el objetivo de entender qué es lo que ocurre durante esta terapia, se ha recurrido al análisis de la conectividad dinámica funcional, que permite describir no sólo las áreas que se activan a lo largo del tiempo, sino también cómo se conectan entre sí. En el presente trabajo se analizaron los registros de la actividad electroencefalográfíca (EEG) de 46 sujetos sanos mientras observaban tres acciones en vídeo, con distintos niveles de complejidad. A partir de las señales obtenidas se calcularon métricas de la teoría de grafos, tanto globales (fuerza total, eficiencia global y modularidad) como locales (fuerza del nodo y centralidad de intermediación), en las bandas de frecuencia alfa (8-13 Hz) y beta (14-30 Hz). Además, se aplicó el test estadístico de Wilcoxon para determinar si existen cambios significativos durante la observación de las acciones en comparación con la línea base. Los resultados revelan que, durante la observación de las acciones, la red cerebral tiende a reorganizarse. En la banda alfa (8-13 Hz) se observa una red más segregada durante la visualización, con menor fuerza y eficiencia, y organizada en módulos especializados. Por otro lado, en la banda beta (14-30 Hz) los cambios fueron menos robustos, a pesar de que sí que se observó un ligero aumento en la conectividad de la red. En especial, fueron los nodos centrales los que presentaron los mayores aumentos y que se comportaron como puentes entre los módulos de la red. Además, se ha apreciado un aumento inicial en la conectividad de los electrodos ipsilaterales a la mano que realiza la acción en el vídeo, que en fases más tardías cambia a un estado bilateral. Se observó que el vídeo con mayores cambios robustos corresponde con aquel que presenta la acción con mayor complejidad manual motora. En base a los resultados obtenidos se puede concluir que existe una reorganización en módulos especializados durante la observación de las acciones de la red cerebral para satisfacer la demanda cognitiva. Los nodos que toman un papel protagonista son los centrales, que corresponden con el área motora primaria y que trabajan como hubs en la transmisión de la información, coherente con la simulación interna de la acción.