El cerebro procesa información en muchas escalas. Las células individuales transmiten señales electroquímicamente en circuitos, pero a gran escala necesaria para producir cognición, millones de células actúan en concierto, impulsadas por señales rítmicas en frecuencias variables.

El estudio de un rango de frecuencia en particular, los ritmos beta entre aproximadamente 14 y 30 Hz, es la clave para comprender cómo el cerebro controla los procesos cognitivos (o pierde el control en algunos trastornos), tal y como sostiene un equipo de neurocientíficos del Instituto Picower del MIT (Estados Unidos) en un nuevo artículo de revisión publicado en Trends in Cognitive Sciences

Basándose en datos experimentales, modelos matemáticos y teoría, los científicos argumentan que los estallidos de ritmos beta controlan la cognición en el cerebro al regular dónde y cuándo las ondas de frecuencia gamma más altas pueden coordinar las neuronas para incorporar nueva información de los sentidos o formular planes de acción. Argumentan que las explosiones beta establecen rápidamente patrones flexibles pero controlados de actividad neuronal para implementar el pensamiento intencional.

"La cognición depende de la organización del pensamiento dirigido a objetivos, por lo que, si quieres entender la cognición, tienes que entender esa organización", comenta el coautor Earl K. Miller, profesor Picower en el Instituto Picower para el Aprendizaje y la Memoria y el Departamento de Cerebro y Ciencias Cognitivas en el MIT. "Beta es el rango de frecuencias que puede controlar las neuronas en la escala espacial adecuada para producir pensamiento organizado".

Miller y sus colegas Mikael Lundqvist, Jonatan Nordmark y Johan Liljefors del Instituto Karolinska en Suecia y Pawel Herman del KTH Royal Institute of Technology de Suecia, escriben que estudiar ráfagas de ritmos beta para comprender cómo surgen y qué representan no sólo ayudaría a explicar la cognición, también ayudaría en el diagnóstico y en el tratamiento de trastornos cognitivos.

"Dada la relevancia de las oscilaciones beta en la cognición, prevemos un cambio importante en la práctica de la identificación de biomarcadores, especialmente dada la prominencia de la explosión beta en los procesos de control inhibidores... y su importancia en el TDAH, la esquizofrenia y la enfermedad de Alzheimer", afirman en la revista Tendencias en Ciencias Cognitivas.

Los autores escriben que los estudios experimentales que abarcan varias especies, incluidos los humanos, una variedad de regiones del cerebro y numerosas tareas cognitivas, han revelado características clave de las ondas beta en la corteza: los ritmos beta ocurren en ráfagas rápidas pero poderosas; inhiben el poder de los ritmos gamma de mayor frecuencia; y aunque se originan en regiones cerebrales más profundas, viajan dentro de ubicaciones específicas de la corteza. Considerando estas propiedades en conjunto, los autores plasman que todas son consistentes con una regulación precisa y flexible, en el espacio y el tiempo, de la actividad del ritmo gamma que, según los experimentos, transporta señales de información sensorial y planes motores.

"Las explosiones beta ofrecen así nuevas oportunidades para estudiar cómo las entradas sensoriales se procesan selectivamente, se remodelan mediante operaciones cognitivas inhibidoras y, en última instancia, dan como resultado acciones motoras", describen los autores.

Los estallidos de ritmo beta pueden diferir no solo en su frecuencia, sino también en su duración, amplitud, origen y otras características. Esta variedad habla de su versatilidad, escriben los autores, pero también obliga a los neurocientíficos a estudiar y comprender estas diferentes formas del fenómeno y lo que representan para aprovechar más información de estas señales neuronales.

"Rápidamente se vuelve muy complicado, pero creo que el aspecto más importante de las explosiones beta es la premisa muy simple y básica de que arrojan luz sobre la naturaleza transitoria de las oscilaciones y los procesos neuronales asociados con la cognición", dijo Lundqvist. "Esto cambia nuestros modelos de la cognición y afectará todo lo que hacemos. Durante mucho tiempo hemos asumido, implícita o explícitamente, que se están produciendo oscilaciones que han influido en los experimentos y análisis. Ahora vemos una primera ola de estudios basados en este nuevo pensamiento, con nuevas hipótesis y formas de analizar datos, y sólo debería aumentar en los próximos años".

Los autores reconocen otra cuestión importante que debe resolverse mediante más investigaciones: "¿cómo surgen en primer lugar las explosiones beta para desempeñar su aparente papel en el control cognitivo? Se desconoce cómo surgen las ráfagas beta como mediador de una orden ejecutiva que cae en cascada a otras regiones del cerebro", escriben los autores.

Los autores no afirman tener todas las respuestas. En cambio, escriben, debido a que los ritmos beta parecen tener un papel integral en el control de la cognición, vale la pena plantearse las preguntas aún sin respuesta. "Proponemos que las ráfagas beta proporcionen a los estudios experimentales y computacionales una ventana a través de la cual explorar la organización y ejecución de funciones cognitivas en tiempo real". "Para aprovechar plenamente este potencial es necesario abordar las cuestiones pendientes con nuevos paradigmas experimentales, métodos analíticos y enfoques de modelización", concluyen.