Procesamiento de señales cerebrales para la detección del Alzheimer

El Alzheimer es una enfermedad neurodegenerativa asociada al deterioro gradual en la cognición y el comportamiento de los que la sufren. Hoy en día afecta a aproximadamente 30 millones de personas en todo el mundo pero se prevé que esta cifra se triplique en los próximos 50 años. El mayor objetivo a la hora de tratar la enfermedad de Alzheimer reside en el diagnóstico precoz de la enfermedad para poder iniciar la terapia apropiada a tiempo y retrasar así las pérdidas funcionales y cognitivas asociadas con la enfermedad. El grupo de Teoría de la Señal y Comunicaciones, cuyos profesores imparten en el Grado en Ingeniería en Sistemas de Telecomunicación de la Universidad de Mondragon, está estudiando actualmente sistemas de detección precoz de esta enfermedad.

La enfermedad de Alzheimer impide la sinapsis (conexión) entre neuronas, desconectando de esta manera varias regiones cerebrales. La disminución en la cooperación entre diferentes conjuntos neuronales se refleja en la actividad eléctrica del cerebro. De esta manera, la severidad del proceso neurodegenerativo se puede asociar a un aumento en la complejidad de las señales electroencefalográficas (EEG).

El primer paso por lo tanto, es capturar la actividad cerebral mediante un EEG. Para ello, se colocan diversos electrodos en la cabeza del sujeto (Figura a) y se registra la actividad eléctrica del cerebro durante varios segundos. Lo que se obtiene tras este proceso es una señal como la que se  muestra en la Figura b. Esta señal, se descompone mediante la aplicación de filtros digitales en cinco subbandas o ritmos cerebrales: ritmos alfa, beta, delta, theta y gamma, tal y como se observa en la Figura c. Toda esta información se transforma utilizando técnicas de tratamiento de la señal para ob satener finalmente un espectrograma como el que se muestra en la Figura d. Este tipo de diagrama nos da información de cómo de activo es el cerebro en función de la frecuencia o ritmo cerebral (el color rojo indica una mayor actividad, mientras que el azul refleja una menor actividad cerebral). Los espectrogramas obtenidos mediante esta técnica muestran cambios significativos en aquellas personas que padecen Alzheimer, permitiendo así su identificación precoz.

Tanto los datos capturados como los parámetros obtenidos a partir del procesamiento digital del EEG son almacenados en una base de datos siguiendo el estándar de interoperabilidad HL7 CDA, tal y como se describió en un post anterior, para su incorporación al historial clínico del sujeto.  Esta investigación se enmarca dentro del proyecto MESANI financiado por el Departamento de Industria, Comercio y Turismo del Gobierno Vasco.