Bio/neurofeedback

El neurofeedback (NF), por su parte, constituye una forma específica o un campo especializado de biofeedback (BF), centrado en el control de la propia actividad electrofisiológica (BF-EEG) del cerebro humano, aunque el procedimiento usado en el mismo no difiere sustancialmente del seguido en los demás campos aplicados del BF.

Un aspecto digno de ser destacado de este campo, sin embargo, es la complejidad, no solo técnica, relacionada con la propia dificultad del registro de la actividad EEG de las distintas áreas y centros cerebrales, además de la dificultad de la interpretación del significado de esas señales EEG registradas sobre la corteza cerebral y su relación con determinados estados o trastornos mentales. En este sentido, en la actualidad se dispone de unos mapas de la cartografía EEG cerebral cada vez más complejos, y no solo de los ritmos básicos de la actividad EEG cerebral establecidos de acuerdo con la frecuencia de los mismos, medida en hercios (Hz) o ciclos por segundo: delta (0.5-4 Hz), theta (4-8 Hz), alfa (8-12 Hz), beta (12-30 Hz) y gamma (30-90 Hz). También se cuenta con la existencia de patrones EEG cuantitativos (QEEG), encontrados específicamente en diferentes áreas cerebrales, que permiten identificar determinados patrones anormales de funcionamiento cerebral relacionados con una gran variedad de trastornos neurológicos, mentales y del comportamiento ( Hammond, 2005; La Vaque, 2003; Lubar, 1997 ). En la figura 2 puede verse la imagen de un cerebro en el que está indicada la colocación de los electrodos de registro utilizada en el entrenamiento en neurofeedback de distintos problemas clínicos o neurológicos.

Figura 2

Imagen del cerebro con las principales localizaciones utilizadas en la colocación de los electrodos de registro EEG, según la Norma 10-20.

En términos más precisos, el neurofeedback (NF) puede ser definido como una forma de entrenamiento en biofeedback que utiliza el registro de las ondas electroencefalográficas (EEG) cerebrales como la señal para lograr a través del proceso de feedback el control de la propia actividad cerebral. Para ello, se aplican unos sensores en el cráneo del sujeto que está siendo entrenado para registrar la actividad cerebral. Estas ondas EEG cerebrales son convertidas, a través de un programa informático ( interface ) que conecta el cerebro con un ordenador, en la señal que va a ser utilizada como feedback (visual, auditiva o táctil) para enseñar al sujeto a controlar la actividad cerebral que está siendo registrada o estudiada. En síntesis, la técnica del neurofeedback incluye las siguientes fases o elementos, siguiendo a Collura (2014):

• 1.

  La producción por el sujeto de una actividad EEG cerebral.

• 2.

  El registro de la actividad EEG producida a través de los instrumentos adecuados.

• 3.

  La conversión de las señales EEG en señales digitales informatizadas.

• 4.

  El procesamiento informático de las características de las señales EEG.

• 5.

  La conversión de las señales digitales procesadas en señales sensoriales: visuales, auditivas o táctiles.

• 6.

  La presentación al sujeto de estas señales o información ( feedback).

• 7.

  El aprendizaje por parte del sujeto de la modificación o el control de estas señales y a través del mismo de la modificación del proceso fisiológico monitorizado.

Un aspecto previo importante a tener en cuenta respecto al campo del neurofeedback es el relacionado con las señales fisiológicas EEG utilizadas como representación indirecta de la actividad de determinadas áreas cerebrales de la persona que está siendo valorada. A este respecto, cabe mencionar la distinción establecida actualmente entre dos tipos o modos diferentes de utilización de los registros EEG en general y dentro del campo del neurofeedback en particular. Estas dos formas de utilización se denominan EEG convencional y EEG cuantitativo (QEEG).

El EEG convencional se refiere a la inspección visual de las ondas cerebrales EEG directas registradas en un electroencefalograma, utilizando determinados montajes para facilitar este análisis, y a través de ellas poder diagnosticar determinados problemas o trastornos cerebrales por parte de los neurólogos profesionales o ser utilizadas como feedback para enseñar a una persona a conseguir cambios normalizados en las mismas o a alcanzar determinados estados mentales positivos que faciliten la rehabilitación de sus problemas neurológicos o mentales.

El QEEG (EEG cuantitativo ), por el contrario, se refiere a la técnica en la que las señales EEG registradas son analizadas o procesadas mediante un programa de ordenador para convertir o transformar esas EEG en números o cantidades ( metrics ) según sus distintos componentes: intensidad, amplitud, frecuencia, tasa, fase, coherencia, etc. Los datos directos obtenidos y transformados numéricamente son, a su vez, vueltos a convertir a través de determinados programas estadísticos computerizados en lo que se denomina puntuaciones Z [Z-scores ] estandarizadas, que nos permiten localizar y diagnosticar de forma específica los problemas o trastornos clínicos presentados por un sujeto en base a las señales EEG observadas en determinadas áreas cerebrales, respecto a las esperadas según el programa o la base de datos de puntuaciones z previamente establecido y utilizado como referencia de la actividad estandarizada o normalizada de esa determinada zona cerebral ( Budzynski, Budzynski, Evans y Abarbanal, 2009; Thatcher, 1998; Thatcher y Lubar, 2014 ).

Otro modo de transformación de las señales EEG cada vez más utilizado en la actualidad, y sobre todo en el próximo futuro, es el de convertir las mismas puntuaciones z , mediante determinados programas estadísticos computerizados, en mapas topográficos de redes de conectividad cerebral relacionados con los distintos problemas clínicos o situaciones experienciales que puedan experimentar los sujetos. Uno de estos programas o bases de datos muy utilizados actualmente es el Programa LORETA ( Low-resolution EEG tomographic analysis ) que permite la visualización coloreada en tres dimensiones de la actividad cerebral monitorizada y cuyas imágenes pueden ser utilizadas tanto para el diagnóstico como para el tratamiento de una considerable variedad de problemas clínicos ( Thatcher, 1998, 2010; Thatcher y Lubar, 2014 ).

En la tabla 2 puede verse un resumen de la variedad de posibilidades de registro de la actividad electrofisiológica cerebral en las diferentes localizaciones y regiones o estructuras cerebrales referidas en la figura 2 presentada anteriormente, junto a los distintos síntomas o problemas clínicos que están siendo tratados actualmente por medio del tratamiento con neurofeedback con un apreciable éxito terapéutico, pero que lamentablemente no podemos comentar con más extensión en este lugar.

Modelo conceptual sobre el funcionamiento del neurofeedback

Siguiendo a Collura (2014) puede afirmarse que el cerebro humano está constituido globalmente por un sistema dinámico complejo hiperconectado a través de un extenso sistema de conexiones y de controles recíprocos entre sus núcleos o partes. A su vez, dentro del cerebro existen pequeños núcleos o grupos con ciertas propiedades dinámicas que determinan su funcionamiento e interacciones como una subunidad o subasamblea especializada dentro del sistema. Estas subasambleas neuronales tienden a operar de forma colectiva, aunque mantienen la capacidad de poder aislarse de las asambleas vecinas.

La corteza cerebral está formada por billones de neuronas organizadas en grupos funcionales interconectados a través de un complejo sistema de vías o tractos que conectan las distintas partes o regiones de la corteza cerebral entre sí y con las estructuras subcorticales ( Capilla y Carretié, 2015 ). Durante el funcionamiento normal del cerebro, estas redes y estructuras neuronales muestran una actividad rítmica con una frecuencia entre 1 y 100 Hz o más y puede ser medida externamente a través del espectro de registro EEG. Estos núcleos o conjuntos neuronales corticales producen constantes ciclos de actividad en los que secuencialmente las neuronas son reclutadas, activadas en tareas de procesamiento y desactivadas. La actividad coordinada de diferentes regiones puede observarse a través de la actividad rítmica EEG específica para las distintas localizaciones cerebrales. De este modo, cuando examinamos la actividad EEG de una determinada localización cerebral podemos identificar la actividad rítmica dominante de la misma, indicativas del estado general de activación o relajación de esa región cerebral ( Maestú, Pereda y Del Pozo, 2015 ).

En base a esta actividad cíclica, podemos establecer un continuo de actividad para cada parte del cerebro entre los extremos de máxima activación (concentración) y relajación (desactivación). En la figura 3, propuesta por Collura (2014) , puede verse de forma gráfica la representación de este modelo, en el que en el extremo izquierdo se encuentra el caso de máxima relajación, caracterizado por un patrón de actividad neuronal EEG con una baja frecuencia, una elevada amplitud y una actividad altamente sincronizada pero dependiente. Este estado o condición es la caracterizada por las regiones en las que se registra una actividad EEG theta o alfa lenta. Si nos movemos hacia la derecha en la figura, el registro neuronal EEG observado aumenta su frecuencia, disminuye su amplitud y es menos sincronizado y más independiente. Estas características, como se recordará, son las propias del estado de activación cerebral beta, asociado con un mayor nivel de actividad cerebral. Ninguno de estos estados es mejor o peor que el otro, puesto que lo propio de la actividad de un cerebro normal y saludable es el de cambiar continuamente su nivel de actividad neuronal de un modo flexible entre estos extremos, activando las distintas regiones del cerebro al nivel más apropiado de actividad neuronal en cada caso de acuerdo con las exigencias del medio.

Figura 3

Modelo de la activación cíclica de concentración/desactivación de las distintas partes del cerebro propuesto por Collura (2014).

En síntesis, el registro EEG incluye una considerable mezcla de frecuencias (oscilaciones) de onda, aunque suele tender a predominar un tipo particular de onda o estado que denominamos delta, theta, alfa, beta o gamma. Estas ondas o frecuencias pueden ser sometidas a determinadas operaciones de filtrado o de procesamiento para poder aislar su principal componente de banda o de frecuencia respecto de los demás componentes o señales EEG que también pueden estar presentes de forma simultánea.

Las frecuencias o bandas EEG tienen normalmente una forma sinusoidal y por ello pueden ser identificadas a través de una simple inspección visual en la que se pueden observar sus distintos componentes o propiedades temporales y espaciales y su relación con determinados estados fisiológicos. Los principales rangos o distribuciones de los componentes de banda EEG observados son los siguientes, de acuerdo con los dos principales parámetros utilizados de frecuencia y amplitud de los registros EEG tipificados ( Demos, 2005).

Nombre	Frecuencia (Hz)
Delta	0.5-3.5
Theta	4-7
Alfa	8-12
Beta baja	12-15 (RSM)
Beta	15-20
Beta alta	20-35
Gamma	35-40

Cada uno de estos ritmos o componentes de banda están asociados a unas determinadas características fisiológicas (y psicológicas) que las definen con una mayor propiedad que sus características temporales (frecuencia u oscilación) y espaciales (amplitud). Así, por ejemplo, el ritmo delta , el más lento de todos (0.5-3.5 Hz), no tiene una clara forma rítmica sinusoidal, sino que es más bien irregular en su apariencia visual y la aparición de una pequeña cantidad de actividad delta cortical es normal en la mayoría de las personas. Sin embargo, la existencia de una actividad delta excesiva, tanto focal como global, suele ser indicativa de la existencia de lesiones, daño o disfunciones en las áreas afectadas. En estos casos, el entrenamiento en neurofeedback-EEG suele estar centrado en la reducción del exceso del estado delta para la mejoría clínica de los pacientes.

El ritmo theta (4-7 Hz) está mediado por mecanismos subtalámicos y también suele tener una apariencia visual irregular o no rítmica (sinusoidal). La manifestación de una cierta cantidad de actividad theta es normal, especialmente en las áreas frontales, asociadas con la volición y el movimiento. Sin embargo, el exceso de actividad theta está asociado con distintas formas de desregulación cerebral, como los problemas de atención. El entrenamiento en neurofeedback está centrado en estos casos en la reducción de los niveles de actividad theta en las regiones observadas.

Las ondas alfa se encuentran entre las frecuencias de 8-12 Hz y la principal característica de este ritmo cerebral es su asociación con el sistema visual, registrado principalmente en la zona o área occipital, que se incrementa claramente cuando cerramos los ojos. El ritmo alfa tiene una forma visual sinusoidal y simétrica, con subidas y bajadas rítmicas de la onda. El origen de este ritmo está asociado con la reverberación tálamo-cortical y parecen estar implicadas las vías visuales y la corteza visual primaria (O1, O2). A nivel experiencial, la persona en este estado se encuentra relajada, pero consciente.

Ritmo beta bajo. Este ritmo es uno de los ritmos cerebrales más interesantes, en gran medida por la inclusión dentro del mismo del ritmo sensoriomotor (RSM: 12-15 Hz) registrado en la corteza cerebral sensoriomotora, que se solapa en gran medida con las ondas alfa, debidas a la reverberación tálamo-cortical. El entrenamiento de neurofeedback para el control de este ritmo se ha mostrado de utilidad clínica en pacientes con trastornos epilépticos ( Sterman, 2010; Sterman y Egner, 2006 ), en niños con trastornos de atención e hiperactividad (TDAH; Arns et al., 2009) y en problemas de insomnio (Basar, 1999).

Ondas beta. Las ondas beta (15-20 Hz) están claramente relacionadas con un estado de activación cerebral y mental asociado a una actividad cognitiva de alerta y de conciencia de uno mismo y del entorno. El entrenamiento de neurofeedback en beta es uno de los recursos más utilizados como forma de incrementar la activación de áreas específicas cerebrales con déficits de actividad y los problemas clínicos sobrevenidos: cognitivos y de comportamiento.

Beta alta (20-35 Hz). La actividad beta alta puede registrarse en zonas próximas a las regiones frontales y el estado beta alto se encuentra asociado, igualmente, con activación cerebral y con una mejor comunicación entre centros corticales ( Buzsaky, 2006 ), y por ello con las mejoras del rendimiento en diversas tareas cognitivas. En cuanto a sus posibles aplicaciones prácticas y clínicas, la actividad beta, en general, se encuentra asociada a estados incrementados de conciencia y con tareas mentales deliberadas superiores, aunque también se han observado asociaciones con estados de preocupación excesiva, rumiaciones y síntomas obsesivos ( Demos, 2005).

Ritmo gamma (35-45 Hz). Es el de más elevada frecuencia y de una extremadamente baja amplitud, razón por la cual ha sido detectado mucho más recientemente e incorporado a los demás ritmos cerebrales convencionales. La apariencia de este ritmo es la de un patrón desincronizado ( Buzsaky, 2006 ) y su detección es difícil si no se utilizan filtros de banda muy ancha. El estado gamma se encuentra asociado con la actividad y la integración cognitiva, el procesamiento de la información de nivel elevado y la vinculación e integración de nueva información. Entre sus principales aplicaciones prácticas se encuentran las relacionadas con los problemas de percepción y la mejora de la eficacia mental y del lenguaje asociados a distintos problemas de aprendizaje. Una curiosa asociación observada por algunos autores sobre la actividad gamma es la encontrada con los estados de meditación profunda en sujetos practicantes experimentados en estas técnicas ( Basar, 1999; Buzsaky, 2006; Collura, Guan, Tarrant, Bailey y Starr, 2010; Thatcher, 2009 ).

Aunque las técnicas de biofeedback han demostrado extensamente su eficacia a lo largo de sus más de cincuenta años de existencia y la enorme variedad de problemas y trastornos clínicos a los que terapéuticamente se ha aplicado, aún persisten muchas cuestiones por responder y clarificar respecto a la eficacia y la eficiencia de estas técnicas en sí mismas y comparativamente con las demás técnicas terapéuticas aplicadas a problemas clínicos similares, con las que con frecuencia se combinan para asegurar el mejor beneficio de los pacientes.

A modo de resumen, en la tabla 3 presentamos una síntesis de las principales aplicaciones del campo del biofeedback, incluyendo el neurofeedback (resaltados estos estudios en negrilla) y el nivel de eficacia de las mismas de acuerdo con el trabajo de revisión periódica del campo realizado por Yucha y Montgomery (2008) , una de las principales fuentes de información disponibles al respecto, patrocinada por la asociación internacional Applied Psychophysiology and Biofeedback , de acuerdo con los cinco niveles de eficacia científicamente establecidos, que van del nivel 1, sin base empírica y basado solo en trabajos anecdóticos y estudios de caso no suficientemente controlados; el nivel 2, de tratamiento posiblemente eficaz, donde se cuenta con al menos un estudio con suficiente poder estadístico y con resultados beneficiosos evaluados, pero que carece de asignación al azar a una condición de control interna para el estudio, y el nivel 3, considerado como un tratamiento probablemente eficaz, en el que existen múltiples estudios observacionales, estudios clínicos, estudios controlados de lista de espera y estudios replicables inter e intrasujetos que demuestran la eficacia.

El nivel 4 es, por su parte, el nivel ideal para cuya inclusión se requiere el cumplimiento de los 6 criterios siguientes: 1) que, en comparación con un grupo de control sin tratamiento, un grupo de tratamiento alternativo o un grupo de control placebo, utilizando una asignación al azar, el tratamiento investigado sea superior de modo estadísticamente significativo a la condición de control o equivalente a un tratamiento de eficacia probada en un estudio con poder suficiente para poder detectar diferencias moderadas; 2) que los estudios se hayan realizado en una población de pacientes en tratamiento por un problema específico y para quienes los criterios de inclusión se hayan establecido de un modo fiable; 3) que en el estudio se hayan utilizado medidas válidas y claramente especificadas en relación con el problema tratado para que permitan evaluar los resultados; 4) que los datos hayan sido sometidos a un apropiado análisis estadístico; 5) que las variables de diagnóstico y tratamiento y los procedimientos estén claramente definidos y de un modo que permita la replicación del estudio por investigadores independientes, y 6) que la superioridad o la equivalencia del tratamiento investigado se haya demostrado en al menos dos estudios de investigación independientes.

Por último, el nivel 5 de eficacia terapéutica constituye un tratamiento altísimamente eficaz y específico, en el que se incluyen como requisitos, además de cumplir todos los criterios del nivel 4, que el tratamiento investigado haya demostrado ser estadísticamente superior a un tratamiento simulado o de un placebo creíble, a un tratamiento farmacológico o a un tratamiento alternativo bien intencionado ( bona fide ) en al menos dos investigaciones independientes.

El autor de este artículo declara que no tiene ningún conflicto de intereses.