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El significado de tener las habilidades de orientación espacial deterioradas
Las pruebas de navegación podrían contribuir a la detección precoz del alzhéimer
Se abre un nuevo camino para detectar el alzhéimer de forma muy precoz
Las señales tempranas más desconocidas de la demencia en la vejez
La navegación espacial es un comportamiento multifacético que involucra varios procesos cognitivos, como el almacenamiento y la recuperación de la memoria, la integración multisensorial y la toma de decisiones. Central para la navegación es la integración de la ruta (IP), un proceso de actualización continua de la posición y la orientación de uno basado en la integración de señales de automovimiento, como documenta un estudio de Psychonomic Bulletin & Review.
Este mecanismo es crucial para el desarrollo de mapas cognitivos, ayudando en la asociación de señales ambientales con estimaciones de ubicación. Como describe un ensayo de Acta Neurológica se cree que la IP depende críticamente de los cálculos de células de la cuadrícula en la corteza entorrinal (CE), que también es la primera región neocortical en exhibir patología tau y neurodegeneración en la enfermedad de Alzheimer (EA)
La 'brújula del cerebro'
Con estos hallazgos la dinámica deteriorada de las células de la cuadrícula y los déficits de navegación son evidentes de forma temprana en los modelos de ratón de EA. En humanos, los portadores jóvenes de apolipoproteína E ε4 (APOE ε4), un factor de riesgo conocido para la EA, han mostrado señales dependientes del nivel de oxígeno en sangre similares a la cuadrícula alterada . Además, se ha visto una IP dañada en pacientes con deterioro cognitivo leve (DCL) y EA temprana.
Por lo tanto, existe mayor riesgo de demencia asociado a errores de la 'brújula del cerebro'. Al parecer, las personas con un mayor riesgo de demencia debido al alzhéimer pueden tener habilidades de orientación espacial deterioradas. Los investigadores del Centro Alemán de Enfermedades Neurodegenerativas (DZNE) han llegado a esta conclusión basándose en un estudio que involucró a alrededor de 100 adultos mayores que tuvieron la tarea de determinar su posición dentro de un entorno virtual.
En este, los participantes con "deterioro cognitivo subjetivo" (SCD), un factor de riesgo para la enfermedad de Alzheimer, se desempeñaron peor que los miembros del grupo de control. Por el contrario, no hubo diferencias significativas en las pruebas convencionales de rendimiento cognitivo. En vista de esto, los resultados de la investigación actual, publicados en la revista Science Advances, podrían allanar el camino para métodos de prueba más sensibles. Las áreas potenciales de aplicación incluyen el diagnóstico temprano de alzhéimer y los estudios de fármacos.
El término deterioro cognitivo subjetivo (DCS), como describe el DZNE, se refiere a la condición en la que una persona cree que su memoria se está deteriorando, a pesar de que las pruebas estándar no muestran una disminución del rendimiento mental. "Esta condición ha sido el foco de investigación en los últimos años, ya que se sabe que las personas con DCS tienen un mayor riesgo de desarrollar demencia de Alzheimer en etapas posteriores de la vida", ha explicado el profesor Thomas Wolbers , líder del grupo de investigación en la sede de Magdeburgo del DZNE y miembro del Centro de Investigación Colaborativa "Recursos Neuronales de la Cognición", en un comunicado del centro. Y ha insistido: "Por lo tanto, es razonable suponer que el DCS podría indicar una etapa preclínica de Alzheimer".
Un enfoque novedoso
En el estudio actual, el equipo dirigido por el neurocientífico con sede en Magdeburgo exploró un enfoque para detectar deterioros cognitivos que va más allá de los métodos de prueba convencionales. Expertos de los EE. UU. y la República Checa colaboraron en esta investigación. Juntos, evaluaron lo que se conoce como integración de trayectoria.
Se refiere a la capacidad de determinar la posición y navegar espacialmente basándose en la conciencia corporal y la percepción del propio movimiento. "Para esta tarea, los humanos usamos circuitos neuronales especiales. Están ubicados en un área del cerebro llamada corteza entorrinal. Por lo tanto, en cierto sentido, llevamos una brújula dentro de nuestras cabezas", ha corroborado Wolbers.
La enfermedad de Alzheimer generalmente afecta esta área en sus primeras etapas, incluso antes de que se manifiesten los síntomas de demencia. "Esto nos lleva al punto de partida de nuestro estudio actual. Que yo sepa, nuestros hallazgos son los primeros en demostrar que la DCS puede estar asociada con problemas de orientación sutiles. Esperamos que esto siente las bases para nuevos métodos de prueba que puedan detectar los efectos muy tempranos de la enfermedad de Alzheimer", ha argumentado
Un mundo sin puntos de referencia
El estudio incluyó a 102 mujeres y hombres mayores, de entre 55 y 89 años. Treinta de los participantes padecían anemia falciforme (ACF). Sin embargo, todos los sujetos del estudio obtuvieron puntuaciones dentro del rango normal en las pruebas cognitivas convencionales. Para el experimento real, usaron un visor de realidad virtual. Equipados con este, caminaron por el espacio real mientras se movían simultáneamente por un entorno generado por computadora: vieron una llanura infinitamente vasta sin puntos de referencia bajo un cielo azul.
Sin embargo, la textura irregular del suelo les permitió percibir sus movimientos a través del paisaje digital. "Como no había puntos de referencia visuales en este mundo virtual, la única manera de orientarse era con la ayuda del sistema de navegación del cerebro. Esta es precisamente la capacidad que queríamos evaluar", ha explicado la Dra. Vladislava Segen, primera autora de la publicación actual y miembro del grupo de investigación de Wolbers.
Poniendo a prueba la 'brújula del cerebro'
La tarea comenzó con los participantes del estudio siguiendo una pelota que flotaba cerca del suelo mientras se movía a lo largo de una trayectoria curva hasta que finalmente se detuvo. Una vez que los participantes alcanzaron la pelota, se les pidió que giraran hacia su punto de partida original y marcaran su supuesta posición. Para ello, utilizaron un puntero virtual operable mediante un controlador manual. También se les pidió que se alinearan con la dirección en la que habían estado mirando al inicio de su trayectoria.
"Esto nos permitió comprobar la precisión con la que los sujetos del estudio recordaban su orientación inicial", ha afirmado Segen. La pelota luego flotó hasta la siguiente parada, donde tuvieron que repetir las respuestas. Con dos paradas por recorrido, la distancia total recorrida en el espacio real fue de aproximadamente seis metros, y cada participante completó alrededor de 70 ensayos. Esto permitió recopilar datos exhaustivos sobre los movimientos de los sujetos del estudio y la precisión con la que realizaron sus tareas de orientación.
Menos preciso con DCS
"Algunos encontraron estas tareas más fáciles que otros. Sin duda, representaron un reto. En general, se observó un claro efecto relacionado con la edad, ya que los individuos de mayor edad mostraron mayores errores. Esto se aplicó independientemente de la existencia o no de DCS. Sin embargo, al comparar los grupos, se hizo evidente que los participantes con este tipo de deterioro tuvieron un peor rendimiento en general. Presentaron menor precisión en la integración de trayectorias. Nuestros datos sugieren que estas dificultades de orientación no se debieron a la dinámica del movimiento, como caminar más rápido o mirar al suelo con más frecuencia al caminar. Las causas de la orientación imprecisa no estaban relacionadas con el movimiento, sino con la cognición”, ha señalado la investigadora.
Perspectivas más profundas
Para identificar las causas de este deterioro con más detalle, el equipo de investigación aplicó un modelo matemático complejo a los datos recopilados. "El cerebro tiene que procesar diversos datos para determinar la posición. Esto incluye percibir correctamente la velocidad a la que te mueves y la dirección en la que vas. Con la ayuda de nuestro modelo, pudimos identificar qué fuentes de error tuvieron el mayor impacto en la determinación de la posición y cuáles tuvieron una influencia menor", ha documentado Segen.
Un factor destacado, cuya influencia en la precisión de la posición difirió significativamente entre los dos grupos de estudio. "Para determinar tu posición en el espacio mientras te mueves, tienes que actualizar constantemente tu posición mentalmente. Esto requiere que recuerdes posiciones anteriores. Para ello, recurres inconscientemente a un historial mental. En las personas con anemia de células falciformes, este tipo de memoria era particularmente defectuosa. Por lo tanto, nos referimos a esto como pérdida de memoria. Sospechamos que las alteraciones funcionales en la corteza entorrinal son responsables de esto".
Implicaciones clínicas
La corteza entorrinal contiene un tipo especial de neuronas llamadas "células reticulares". Con base en la información sensorial entrante, estas células generan una especie de sistema de coordenadas para el entorno en el que se encuentra actualmente una persona. Estudios de otros grupos de investigación sugieren que estos circuitos neuronales almacenan un historial de ubicaciones previas y sucesivas en la memoria, similar a la secuencia de imágenes en un flipbook.
"La evidencia está convergiendo en que la integración de rutas es muy sensible a la disfunción de las células reticulares y, por lo tanto, a las etapas preclínicas de la enfermedad de Alzheimer", ha referido Thomas Wolbers. Por lo tanto, los investigadores quieren seguir desarrollando su configuración experimental para que pueda usarse en ensayos clínicos.
"Estoy pensando, por ejemplo, en probar nuevos fármacos. Al evaluar los efectos de nuevas sustancias activas, la integración de rutas podría complementar las evaluaciones existentes para proporcionar una visión general más detallada", dice Wolbers. A largo plazo, también veo potencial para su uso en la práctica clínica habitual, concretamente en el diagnóstico precoz del alzhéimer. Sin embargo, esta técnica debe primero probarse y simplificarse más. Asimismo, pretendemos relacionar nuestros hallazgos con biomarcadores de la enfermedad derivados de la sangre o el líquido cefalorraquídeo. Esto debería proporcionar más información sobre la capacidad de nuestro enfoque para detectar la neurodegeneración",ha adelantado.
