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como neurocientífica y madre de dos hijos, siempre he querido saber cómo funcionan los cerebros de los más pequeños. Según algunos sitios web que había leído, la actividad eléctrica había sido registrada en el cerebro de un feto humano solo seis semanas y tres días después de la Concepción (1). Eso sería solo tres semanas después de que el corazón fetal comience a latir (2), y una semana después de los primeros movimientos fetales registrados (3)., Pero, como cualquier neurocientífico le dirá, es difícil registrar la actividad eléctrica de los cerebros humanos adultos usando electroencefalografía (EEG) debido a la interferencia de los músculos del cuero cabelludo y los huesos craneales. ¿Cómo podría un bebé del tamaño de una uva producir suficiente actividad eléctrica para ser detectado?

me propuse encontrar la investigación original y determinar si se hizo bien. Esperaba que las señales eléctricas provenientes de los músculos de la madre enmascararan las del cerebro del feto., Peor aún, la mayoría de los investigadores usan EEG fetales para registrar la actividad cerebral en bebés durante el parto o en el último trimestre del embarazo. De hecho, todos los documentos publicados públicamente en línea citaron la investigación cerebral sobre bebés en el primer trimestre de segunda mano. Empecé a temer que la afirmación de que un feto de 45 días muestra actividad cerebral era incorrecta.

para encontrar la respuesta, tuve que visitar la Biblioteca del Congreso y desempolvar un artículo científico tan antiguo que no está disponible públicamente en internet., En 1955, Winslow Borkowski y Richard Bernstine, médicos del Jefferson Medical College Hospital, preservaron temporalmente a un pequeño niño no nacido extirpado 45 días después de la concepción durante un embarazo ectópico y registrado en las áreas frontal y occipital de su cerebro. El equipo utilizó electrodos de aguja para registrar la actividad cerebral a 3 milímetros y 1 centímetro por debajo de la superficie cerebral (4)., Estos electrodos penetraron el tejido craneal, lo que resuelve el problema de la interferencia eléctrica de los músculos cercanos. A los 45 días después de la concepción, el cerebro se inclina hacia adelante y es casi tan grande como todo el cuerpo del feto, lo que permite estas grabaciones profundas (5).

normalmente, los médicos registran la actividad cerebral, o EEGs, utilizando electrodos colocados en el cuero cabelludo., Al usar un electrodo que realmente va dentro del cerebro, los médicos y científicos obtienen un registro más preciso porque los electrodos detectan más actividad neuronal que actividad muscular cuando el electrodo está rodeado de tejido neural. La técnica de registro de Borkowski y Bernstine es el método más confiable para registrar EEG, pero también causa daño cerebral permanente, y por lo tanto solo se usa en animales o seres humanos con convulsiones incontrolables. En este caso, el feto solo tenía minutos de vida, por lo que la técnica científica invasiva no se consideró poco ética., Notablemente, el uso de esta técnica en bebés nacidos demasiado temprano para sobrevivir terminó, que yo sepa, en 1961 (6).

los médicos comenzaron el registro del feto de 45 días 10 minutos después de la cirugía que lo separó del suministro de sangre materna y continuaron el registro durante casi 90 minutos hasta la muerte encefálica completa, determinada por la falta total de actividad del EEG (4)., Si bien puede ser sorprendente que la actividad cerebral del feto continúe durante tanto tiempo después de la separación del flujo sanguíneo oxigenado de su madre, las neuronas neonatales tienen mecanismos protectores para ayudarlas a sobrevivir a la angustia metabólica y a los entornos con bajo nivel de oxígeno (7).

convencido de que la evidencia de la actividad cerebral humana a los 45 días después de la concepción era fuerte, me volví a la pregunta de qué podemos aprender de estos registros de EEG fetal.

Los electroencefalogramas (EEG) registran la actividad eléctrica espontánea generada por las neuronas activas en el cerebro., En general, el cerebro produce actividad eléctrica dividida en dos partes: componentes rítmicos simultáneos, a menudo llamados ondas cerebrales, y potenciales relacionados con eventos, relacionados con la estimulación sensorial o el pensamiento relacionado con la tarea. Los científicos que observan un EEG no pueden decir lo que una persona está pensando y sintiendo, pero los potenciales relacionados con eventos muestran que el cerebro está sintiendo Y percibiendo su entorno. Los potenciales de eventos también son fáciles de detectar desde el cuero cabelludo o, en el caso de un niño no nacido, desde electrodos en la superficie del vientre de su madre., A partir de mediciones externas, sabemos que un feto de 26 semanas después de la concepción responde a sonidos con potenciales relacionados con Eventos (8), pero las limitaciones técnicas impiden que los investigadores obtengan datos claros en edades gestacionales más tempranas.

por el contrario, las ondas cerebrales pueden ser difíciles de detectar utilizando métodos no invasivos. Cuando se pueden medir, ciertos ritmos de ondas cerebrales pueden indicar el estado de conciencia de una persona, por ejemplo en adultos:

• La actividad de onda lenta Se observa durante el sueño profundo.,
• se observan ráfagas cortas de actividad rítmica de alta frecuencia llamadas «husos del sueño»

durante un sueño más ligero.

• Se puede ver una actividad rítmica más rápida durante el movimiento y las tareas que necesitan atención.

finalmente, la ausencia de actividad del EEG indica muerte encefálica.

Cuando Borkowski y Bernstine estudiaron el cerebro del feto de 45 días, observaron patrones de actividad cerebral que describieron como similares a los observados en fetos mayores (6)., Los fetos en desarrollo normal, los bebés prematuros sanos y los recién nacidos a término muestran dos patrones principales de EEG :actividad «discontinua» y actividad «traza-alternante» (9). La actividad discontinua es una mezcla de actividad de onda lenta y ráfagas que se asemejan a potenciales relacionados con eventos. La actividad de trazas alternas se refiere a ráfagas bruscas de actividad eléctrica seguidas de múltiples ritmos con alta amplitud. Los científicos han postulado que la actividad traza-alterna representa el sueño tranquilo, y la actividad discontinua representa la vigilia o el sueño de movimiento ocular rápido (10)., Los bebés prematuros mayores muestran más actividad de trazas alternas que los bebés prematuros más jóvenes, lo que sugiere que la actividad de trazas alternas aumenta con la madurez fetal (11).

de 1955 a 1961, Borkowski y Bernstine estudiaron los EEG de un total de seis fetos, de 43 a 120 días después de la concepción y extirpados durante el embarazo ectópico o la histerectomía. Bernstine describió las ondas cerebrales (6):

«la actividad eléctrica fue de ondas de baja tensión (10 a 20 microvoltios) que ocurrieron a ½ a 2 por segundo. La actividad más rápida (2-8 ondas por segundo) estuvo presente casi con la misma frecuencia., El ritmo de ocho a doce ondas por segundo fue decididamente menos frecuente al igual que la actividad a más de doce ondas por segundo.»

Es importante destacar que el hecho de que estos científicos observaran múltiples tipos de ritmos revela que las redes de neuronas mostraron más de un patrón de actividad. Las neuronas fetales no se disparaban simplemente al azar, sino que se sincronizaban con las neuronas vecinas durante pequeños períodos de tiempo. Además, los patrones de onda lenta de bajo voltaje se parecían al sueño de onda lenta en adultos, pero no está claro si esto significa que el feto estaba durmiendo., Además, los médicos hicieron una observación especial en el feto de 45 días de edad (4):

«ráfagas de actividad de onda rápida (16 por segundo) de la corteza superficial y las estructuras más profundas del tronco encefálico se observaron en dos ocasiones. Estas ondas se asemejaban a los husos del sueño como se observó en el electroencefalograma del adulto.»

como se mencionó anteriormente, los» husos del sueño » comúnmente aparecen en los EEG de los adultos durante el sueño más ligero. En el adulto ,los «husos del sueño» se correlacionan con el fortalecimiento de las conexiones entre las neuronas y pueden ayudar a formar recuerdos a largo plazo (12)., Es posible que tengan el mismo propósito en el feto; sin embargo, el cerebro fetal no es simplemente un cerebro adulto en miniatura. Se desarrolla de adentro hacia afuera. Específicamente, las áreas subcorticales profundas se desarrollan primero. A medida que la corteza comienza a desarrollarse, PRIMERO forma circuitos internos. Las proyecciones anatómicas de las áreas subcorticales a la corteza solo aparecen en el segundo trimestre. Las proyecciones que utilizan monoaminas, como la dopamina y la serotonina, se forman primero entre 12 y 16 semanas, y las proyecciones excitatorias se forman más tarde entre 20 y 23 semanas después de la concepción (9)., Los husos del sueño surgen típicamente de conexiones recíprocas entre una estructura subcortical profunda – el núcleo reticular talámico – y la corteza (13). Sin embargo, la conexión entre el núcleo reticular talámico y la corteza aún no se habría desarrollado en un feto de 45 días de edad. Dado que los registros del EEG fetal provenían de las áreas frontal y occipital superficiales, estos registros probablemente muestran actividad proveniente de regiones cerebrales profundas yuxtapuestas con actividad de circuitos corticales internos (5).,

finalmente, Borkowski y Bernstine finalizaron sus registros con la muerte encefálica (4):

«toda la actividad eléctrica del cerebro había desaparecido por completo en 91 minutos desde el momento de la ligadura de las arterias uterinas.»

si la ausencia de actividad cerebral indica muerte cerebral, entonces la presencia de actividad cerebral indica vida cerebral. La ciencia muestra claramente que un individuo humano único se forma en la concepción., Si la presencia de actividad cerebral indica una vida digna de intervención médica y protección en un humano fuera del útero, entonces ¿por qué no garantiza la protección de un humano dentro del útero también?

en verdad, la actividad cerebral fetal puede comenzar mucho antes de los 45 días de gestación. Aprender sobre la vida y la experiencia del feto joven es una búsqueda del Tesoro: los científicos deben reunir pistas a partir de observaciones realizadas durante embarazos no saludables y emergencias para obtener información sobre el desarrollo saludable del niño humano., Si bien, como madre, estoy ansiosa por saber cuándo mi hijo no nacido comienza a tener actividad cerebral, estoy aún más agradecida de que nuestra sociedad se preocupe más por la seguridad del niño no nacido que por el avance del conocimiento científico. A medida que desarrollamos nuevas tecnologías, podemos aprender mucho más sobre las experiencias in utero del feto, pero la primera prioridad siempre debe ser la seguridad de la madre y el niño.

Katrina Furth, Ph. D. es neurocientífica y académica asociada del Instituto Charlotte Lozier.

1. 6 a 7 semanas / resumen Prenatal . ., Disponible en: http://www.ehd.org/dev_article_unit7.php
2. Gittenberger-De Groot AC, Jongbloed MRM, Poelmann RE. Desarrollo cardíaco Normal y anormal. EN: MD JHM, FRCP JIEHM, editores. Medicina Cardiovascular Pediátrica . Wiley-Blackwell; 2012 . P. 1-22. Disponible en: http://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/9781444398786.ch1/summary
3. De Vries JIP, Visser GHA, Prechtl HFR. La aparición del comportamiento fetal. I. aspectos Cualitativos. Early Hum Dev. 1982 Dec 30;7 (4): 301-22.
4. Borkowski WJ, Bernstine RL. Electroencefalografía del feto. Neurología. 1955 May 1;5(5):362.
5. Sadler, T. W. Médica de Langman Embriología ., 13th ed. Wolters Kluwer Health; 2015 . Disponible en: http://archive.org/details/LangmansMedicalEmbryology13E2015GHANIM
6. Bernstine RL. Electrocardiografía Fetal y electroencefalografía. Springfield, Ill: Thomas; 1961. 97 P.
7. Pfisterer U, Khodosevich K. Neuronal survival in the brain: neuron type-specific mechanisms. Muerte Celular Dis. 2017 Mar; 8(3): e2643.
8. Draganova R, Eswaran H, Murphy P, Lowery C, Preissl H. estudio Magnetoencefalográfico Serial de respuestas evocadas discriminativas auditivas fetales y neonatales. Early Hum Dev. 2007 Mar 1; 83 (3): 199-207.
9. Anderson AL, Thomason ME., Functional plasticity before the cradle: a review of neural functional imaging in the human fetus (en inglés). Neurosci Biobehav Rev. 2013 Nov 1; 37 (9, Parte B): 2220-32.
10. Thaler I, Boldes R, Timor-Tritsch I. Real-Time Spectral Analysis of the Fetal EEG: a New Approach to Monitoring Sleep States and Fetal Condition during Labor. Pediatr Res. 2000 Sep; 48 (3): 340-5.
11. André M, Lamblin M-D, d’Allest AM, Curzi-Dascalova L, Moussalli-Salefranque F, Nguyen The Tich S, et al. Electroencefalografía en bebés prematuros y a término. Características del desarrollo y glosario. Neurophysiol Clin Neurophysiol., 2010 May 1; 40 (2): 59-124.
12. Holz J, Piosczyk H, Feige B, Spiegelhalder K, Baglioni C, Riemann D, et al. La sigma del EEG y la actividad de onda lenta durante el sueño NREM se correlacionan con la consolidación de la memoria declarativa y procedimental durante la noche. J Sleep Res. 2012 Dec 1; 21 (6): 612-9.
13. Gardner RJ, Hughes SW, Jones MW. Tiempo diferencial de espiga y dinámica de fase de las poblaciones neuronales Talámicas reticulares y corticales prefrontales durante los husos del sueño. J Neurociencia. 2013 Nov 20;33 (47): 18469-80.

leyenda de la figura:

grabaciones de EEG de feto de 45 días de edad extraídos durante un embarazo ectópico., La muerte encefálica ocurrió por última vez, aproximadamente 91 minutos después de la separación de las arterias uterinas.