Ritmes ultradiaris en el curs diürn del funcionament cerebral

Abstract

1) Introducció.<br/><br/>L'existència de ritmicitat ultradiària en l'home adult fou descoberta per Aserinsky i Kleitman (1953), quan observaren l'alternança, cada 90 minuts aproximadament, de dues fases fisiològicament diferenciades durant el son (fases REM/NREM). Kleitman (1963) postulà que aquesta alternança seria l'expressió nocturna d'un Cicle Bàsic d'Activitat-Repòs (BRAC), que actuaria durant les 24 hores del dia. Posteriorment, fou descrita l'existència de ritmes ultradiaris en diferents paràmetres del comportament i l'activitat fisiològica humana, tals com la freqüència cardíaca, la freqüència respiratòria, l'excreció urinària, en conductes orals, en l'activitat motora global, i en indicadors d'activitat cerebral, tals com el diàmetre pupil.lar, les il.lusions perceptives, en mesures de rendiment, en l'EEG i en mesures de somnolència.<br/><br/>En aquest treball es plantejà si el curs diürn de l'activitat de diferents mecanismes cerebrals subjacents al processament de la informació presentarien també ritmicitat ultradiària. Per donar resposta a aquesta qüestió es combinà la metodologia per a l'estudi dels ritmes biològics amb la de l'obtenció de potencials evocats (PEs). Els objectius formals de l'estudi anaven adreçats a detectar l'existència de ritmicitat ultradiària en components de potencials evocats auditius (N l, P3b i Nd(E)-Nd(I)), i a confirmar els resultats d'altres trebans on foren detectats ritmes ultradiaris en paràmetres electroencefalogràfics i de rendiment.<br/><br/>2) Mètode.<br/><br/>Disset voluntaris sans (homes, de 22,65 anys de mitjana) foren confinats individualment en una cambra (270x255 cm), les condicions ambientals de la qual romangueren constants (il.luminació: 340 lux; temperatura: 22±1°C, i soroll). Els subjectes hagueren de realitzar una rutina experimental constant que es repetí cada 15 minuts, durants 6 hores, des de les 9:00 fins les 15:00. En cada un dels intervals de 15 minuts, foren enregistrats potencials evocats auditius en un paradigma d'atenció selectiva (blocs de 400 estímuls de 50 ms de durada i 85 dB SPL, presentats aleatòriament per una o altra orella; estimulació esquerra: 700 Hz [p=0,8], 900 Hz [p=0,2]; estimulació dreta: 1100 Hz [p=0,8], 1800 Hz [p=0,2]; tasca: atendre a l'orella designada [primer a l'esquerra i després a la dreta, en dos blocs consecutius per interval] i pulsar un botó cada cop que se sentís un to més agut; registre: Fz, Cz i Pz referits a Ml), un minut d'EEG espontani (Fz, Cz i Pz, referits a Ml; 30 èpoques de 2 segons), així com les respostes dels subjectes als estímuls designats en la tasca d'atenció.<br/><br/>Foren identificats els següents components de potencials evocats: NI, com a la mínima amplitud en els PEs per estímuls repetits no atesos en la finestra de latència 70-180 ms; P3 com a la màxima amplitud en els PEs per estímuls designats; Nd(e) com a l'amplitud mitjana en el rang 50-250 ms en el potencial diferència obtingut de subtraure els PEs per estímuls repetits no atesos dels PEs pels mateixos estímuls quan eren atesos, i Nd(l) com a l'amplitud mitjana en el rang 250-450 ms en els mateixos potencials diferència. L'EEG fou analitzat espectralment mitjançant FFT, I calculada per a cada un dels intervals d'enregistrament la potència espectral total i el percentatge de potència a les bandes delta, theta, alfa i beta.<br/><br/>Les sèries temporals foren construïdes amb les mesures obtingudes a cada un dels intervals (24 en total) per a cada un dels paràmetres estudiats. Aquestes sèries temporals foren analitzades individualment mitjançant procediments de regressió (ritmometria linial mínim-quadràtica), obtenint-se per a cada sèrie analitzada el periode o períodes significatius, així com el percentatge de variància explicat per aquest/s període/s.<br/><br/>3) Resultats. <br/><br/>Aproximadament la meitat dels subjectes estudiats presentaren ritmicitat ultradiària significativa en el curs diürn del següents paràmetres estudiats: banda beta (51,0%), banda delta (47,1%) i potència espectral total de l'EEG (47,1%), amplitud del component P3b dels potencials evocats (41,9%), temps de reacció (64,7%) i pel nombre d'omissions (52,9%).<br/><br/>No es detectà cap periodicitat comuna ni per al conjunt de subjectes ni per al conjunt de paràmetres estudiats. Solament s'observà, per a algun dels paràmetres estudiats, l'agrupació dels períodes detèctats en torn a una banda específica (120 per a la banda beta de l'EEG; sobre els 90 i entre els 195-240 minuts per a la potència espectral total de l'EEG, sobre els 240 minuts per al temps de reacció).<br/><br/>4) Discussió. <br/><br/>Els resultats obtinguts suggereixen:<br/><br/>1. L'existència de diferències individuals en la periodicitat dels ritmes ultradiaris en el curs diürn del funcionament cerebral.<br/>2. Els rítmes ultradiaris en el funcionament cerebral semblen ser controlats per un sistema multioscil.latorí.<br/>3. La ritmicitat ultradiària en el funcionament cerebral sembla ser més fácilmente detectable en mesures globals de l'activitat cerebral, com per exemple l'EEG o el rendiment, que en mecanismes discrets de processament de la informació, com els indexats mitjançant potencials evocats.

To test whether the temporal course of human brain mechanisms of information processing presents ultradian rhythmicity during the morning, biological rhythms and Event-Related Potentials methodologies were combined.<br/><br/>Seventeen healthy volunteers (male, 22.65 years) were studied for a 6 hours span while they performed a constant routine every 15 minutes, from 9 am to 3 pm. One min of EEG, as well as Event-Related Potentials during a selective auditory attention task and subjects' responses to target tones, were recorded in each interval. Temporal series were constructed with measures at each interval for: EEG total spectral power, and relative power for delta, theta, alpha and beta bands; NI latency and amplitude; P3 latency and amplitude, and Nd(e) and Nd(l) mean amplitudes, and reaction time and response omissions to target stimuli.<br/><br/>For each temporal series, significant periods (p<0.05) and percentage of variance accounted by them were estimated by means of regression techniques (least squares rhythmometry). Near half of the subjects presented significant periods for the temporal course of EEG parameters (47.1% for total spectral power, 51.0% for beta band, 47.1% for delta band), P3 amplitude (41.90%), and performance (64.70% for reaction time, and 52.9% for response omissions). For NI, Nd(e) and Nd(l) only a small percentage of subjects presented significant rhythms (under 37.0%). No common periodicities were detected between subjects and even between parameters.<br/><br/>Resu1ts suggest: 1) individual differences in u1tradian rhythmicity, 2) a multioscillatory control for u1tradian rhythms, and 3) u1tradian rhythms seem to be much better detectable in global measurer of brain activity, such EEG and performance, than in discrete mechanisms of information processing as indexed by means of Event-Related Potentials.