(A NEW
INDEX FOR THE ELECTROENCEPHALOGRAPHIC DIAGNOSIS OF ALZHEIMER DISEASE
"THE FRONTO-PARIETAL
RATIO OF REGIONAL COHERENCES" (RFP))
COMMUNICATION
TOPIC:
DEMENTIA
Authors:
Daniel Cibils, Jorge Lorenzo, Norasha Gonzalez, José Ardanaz, Mercedes Martinez, Alvaro Pintos & Mirian Ceppi.Geriatría; Hospital de Clínicas, Fac.de Medicina, Univ. de la República, Montevideo, Uruguay.
E-mail: dcibils@mednet.org.uy
The main frequency of the basal EEG and the alpha/theta ratio are valuable indicators for the Alzheimer disease diagnosis. However its sensitivity is about 40-50%
There are available works that show decrease of the cortical coherence in the Alzheimer disease. These kind of findings would indicate a loss of cortical linking pathways.
In this study we tried to evaluate the cortical coherence shifts in the Alzheimer's patients and to investigate in wich way this new measure may help to increase the EEG diagnostic sensitivity.
We have studied a population of patients in the early stage of the Alzheimer disease, and a normal populations (mean age 70 years).
We measured and average the local coherences of three pairs of electrodes in each frontal and parieto-occipital areas at the main frequency of the spectrum.
The normal subjects showed a clear topographical difference of local coherence . The parietal regional coherence was higher than the frontal one.
The Alzheimer's patients showed a lesser difference between these two areas.
We used these data to establish a frontal/parietal ratio of coherence between the two population.
Using the main frequency of the EEG, the alpha/theta ratio and the frontal/parietal ratio of regional coherence (RFP), we succesfully classified the 72% of the Alzheimer's patients.
The RFP ratio was the 30% of this global sensitivity . The specificity was 81%.
The use of the frontal/parietal regional coherence ratio (RFP), proved to be a useful way to increase the diagnostic power of the EEG on the Alzheimer's patients.
INTRODUCCIONResumen
La frecuencia fundamental del ritmo de base del EEG y la relación alfa/theta son indicadores aceptados para el diagnóstico de la demencia de Alzheimer. No obstante, su sensibilidad no supera el 40-50%.
Existen trabajos que muestran la alteración de la coherencia del EEG en la demencia de Alzheimer. Este tipo de alteraciones indicarían una pérdida de las vías de conexión intracerebral.
El objetivo de este estudio fue evaluar las alteraciones de la coherencia en la corteza de los pacientes con Alzheimer y estudiar en que medida esta valoración de la coherencia contribuiría a aumentar la sensibilidad diagnóstica del EEG .
Hemos estudiados una población de pacientes en estadíos precoces de la enfermedad de Alzheimer siguiendo los criterios del NINCDS-ADRDA ;(edad media= 71 a., GDS 4),comparándolos con una población de pacientes normales (edad media= 70 a.)
Se midieron las coherencias locales promediadas entre tres pares de electrodos en cada región frontal y parieto-occipital, (Ej.: Fp1-F3,Fp1-F7,F3-F7 o P3-O1, P3-T5, T5-P3), promedíandose las coherencias en la frecuencia principal del espectro.
Los sujetos normales mostraron una clara diferenciación topográfica en las coherencias a nivel frontal y a nivel parietal; siendo alta la coherencia regional a nivel parietal y baja a nivel frontal. Los pacientes con Alzheimer presentaron una tendencia a la similitud de estos valores entre ambas topografías. Con ello se pudo calcular un índice Frontal/Parietal de coherencia en las dos poblaciones.
Utilizando como índices de patología cortical la relación alfa/theta ,el valor de la frecuencia fundamental y la relación de coherencias RFP se pudo clasificar correctamente el 72% de los pacientes con Alzheimer. El índice RFP contribuyó con el 30% de toda la sensibilidad. La especificidad fue del 81%.
La utilización del índice de coherencias regionales frontal-parietal (RFP),se ha mostrado como una medida útil para aumentar el poder diagnóstico del EEG en los pacientes con Alzheimer.
Los neurólogos y neurofisiólogos hemos descrito la neurofisiología de la "corteza cerebral del demente", enfocados principalmente a las alteraciones en los ritmos normales y a la aparición de ritmos patológicos en determinadas áreas.POBLACIÓN Y METODOLOGIAEl enlentecimiento del espectro de frecuencia basal de los dementes y la disminución del ritmo alfa son bien conocidos y aceptados., Besthorn (1997).
Hasta el advenimiento de la q-EEG los discretos cambios cuantitativos de los ritmos en la corteza cerebral no se habían podido precisar. El análisis visual del EEG solo mostraba la alteración del EEG en etapas avanzadas.
La frecuencia fundamental del ritmo de base del EEG y la relación alfa/theta son indicadores aceptados para el diagnóstico de la demencia de Alzheimer. No obstante, su sensibilidad no supera el 40-50%.
Un aspecto había quedado relegado por falta de metodología de exploración. Eran los vinculados a los cambios en las conexiones cerebrales ya sea dentro de la corteza cerebral y/o entre lóbulos o hemisferios cerebrales.
La neuropatología de los dementes muestra claramente una pérdida de vías de asociación cortas y largas. Diferentes autores han investigado este aspecto;
* Leucher y cols. (1992), encontraron disminución de la coherencia alfa en pacientes dementes, especialmente en las vías de asociación largas que relacionan las áreas temporo-parieto-occipitales con las áreas frontales.
* Besthorn y cols.(1994) muestran pérdida de coherencia en áreas centrales y frontales.
* Cibils y cols. (1995) en estudios de coherencia intrahemisférica regional en pacientes con Alzheimer precoz muestran que los pacientes con demencia de Alzheimer se caracterizan por presentar una pérdida de coherencia cortical mucho más importante que su población testigo con envejecimiento normal. Esta pérdida se encuentra en toda la corteza y en todas las bandas de frecuencia. Pero es más importante en la banda alfa y especialmente en el hemisferio izquierdo.
* Jelic y cols (1996) y Dunkin y cols. (1995), han mostrado la pérdida de coherencia en regiones temporoparietales en el Alzheimer y la correlación entre las variables cognitivas y la pérdida de la coherencia.
* Calderón y cols (1997) compara diferencias en la coherencia de acuerdo a graduación de deterioro en la escala de GDS y MMSE.
* Locatelli y cols. (1998), muestra pérdida de coherencia en áreas temporo-parieto-occipitales, especialmente a izquierda. La pérdida de coherencia es proporcional a la acentuación de la demencia.
La pérdida de la coherencia en áreas temporo-parieto-occipitales de ambos hemisferios se correlaciona con el déficit de la perfusión cortical observado con el SPECT.Utilizando otros análisis de la señal EEG también se han descrito anormalidades en el EEG de los pacientes con Alzheimer. Utilizando el análisis de los microestadios corticales Stevens y cols. (1998) encontraron una reducción de la duración de los microestadios del EEG en la demencia y Jelles y cols. (1999) muestran una pérdida de la "complejidad" del EEG en la demencia.
Hemos desarrollado una investigación tendiente a definir índices en el EEG que pudieran ser de utilización sencilla y sensible en el diagnóstico electroencefalográfico del Alzheimer en sus estadíos tempranos.
Hemos estudiado una población de 21 pacientes en estadíos tempranos de la enfermedad de Alzheimer siguiendo los criterios del NINCDS-ADRDA ; (edad media 71 a., GDS 4-5), comparándolos con una población de 20 pacientes normales (edad media 70 a.)RESULTADOSEl EEG fue registrado en reposo mental y con ojos cerrados con un EEG digital de 16 canales, mediante el programa Rhythm v.10 de Stellate Systems, muestreándose a 200 Hz. Se utilizó como referencia común un electrodo colocado en la nariz.
Se promediaron 30 épocas de 2 sec., libres de artificios en situación de ojos cerrados y ojos abiertos. Se calculó el porcentaje de bloqueo del ritmo alfa con la apertura ocular y la relación alfa/theta.
Se midieron las coherencias locales promediadas entre tres pares de electrodos en cada región frontal y en cada región temporo-parieto-occipital, promedíandose la coherencia en la frecuencia principal (alfa o theta) del espectro. (Ej.: Fp1-F3,Fp1-F7,F3-F7 o P3-O1, P3-T5, T5-P3), promedíandose las coherencias en la frecuencia principal del espectro.La información de los cambios de coherencia en los pacientes con Alzheimer se utilizó para la creación de un INDICE NEUROFISIOLÓGICO DE DEMENCIA , sumando este nuevo dato de la alteración de la coherencia regional a los otros índices aceptados de deterioro cortical como son: la disminución de frecuencia del ritmo de fondo y la relación alfa/theta.
Se analizaron las poblaciones de pacientes con Alzheimer y de adultos normales aplicando el siguiente criterio de anormalidad:
* RELACION ALFA/THETA <1
* FRECUENCIA. ALFA < 8
* RELACION FRONTAL/PARIETAL DE COHERENCIAS REGIONALES > 1Se consideró anormal el estudio individual que tuviera al menos uno de estos índices patológico.
La FIGURA Nº 1 ilustra las diferencias en la frecuencia principal del ritmo de fondo entre las dos poblaciones, el diferente porcentaje de bloqueo del ritmo alfa y la relación alfa/theta.DISCUSIÓN
Estos resultados coincidieron con los cambios que son ampliamente aceptados en el EEG de los pacientes con demencia.
Los sujetos normales mostraron una clara diferenciación topográfica en las coherencias a nivel frontal y a nivel parietal; siendo alta la coherencia regional a nivel parietal y baja a nivel frontal. Los pacientes con Alzheimer presentaron una tendencia a la similitud de estos valores entre ambas topografías. La FIGURA Nº2 muestra los valores promedio de las dos poblaciones estudiadas.
Con ello se pudo calcular un índice Frontal/Parietal de coherencia (RFP) en cada sujeto de las dos poblaciones. FIGURA Nº3
Los valores de coherencia son altos a nivel intra-lobar, entre otras razones por la distancia interelectrodo , Bullock (1997) y Tatcher (1986).CONCLUSIONESExiste en la corteza normal una diferenciación prerolándica/retrorolándica de coherencias regionales en la población normal, siendo más alta la posterior. Los pacientes con Alzheimer disminuyen dicha diferencia funcional regional aumentando la coherencia a nivel frontal (resultados similares a los de Besthrom) y disminuyendo a nivel parieto-occipital ( resultados concordantes con los trabajos de Cibils 1995, Jelic 1996, Dunkin 1995 y Locatelli 1998).
Ello permite crear una relación ANTERIOR/POSTERIOR en la corteza de coherencia regional, que hemos denominado RELACIÓN FRONTO/PARIETAL (RFP), que nos permite disponer de una medida de la reorganización funcional de las coherencias en la corteza del Alzheimer.
Ello nos muestra que en la demencia de Alzheimer se producen importantes cambios en la interrelación funcional en la corteza que pueden ser objetivados por la q-EEG.
Utilizando como índices de patología cortical la relación alfa/theta ,el valor de la frecuencia fundamental y la relación de coherencias fronto-parietal (RFP), unidos en el INDICE NEUROFISIOLÓGICO DE LA DEMENCIA, se pudo clasificar correctamente el 72% de los pacientes con Alzheimer. El índice IFP contribuyó con el 30% de toda la sensibilidad. La especificidad fue del 81%.
La utilización del índice de coherencias regionales frontal-parietal (IFP),se ha mostrado como una medida útil para aumentar el poder diagnóstico del EEG en los pacientes con Alzheimer.
Jelic y cols. (1996), describen que la coherencia temporoparietal sumada al poder relativo de theta y alfa discriminan correctamente los pacientes con Alzheimer con un 72% de sensibilidad.
La neurofisiología clínica nos permite objetivar el funcionamiento anormal de circuitos corticales en el Alzheimer.BIBLIOGRAFIA
Objetivamos un enlentecimiento en la formación de frecuencias alfa normales y un aumento de las frecuencias theta. (relación alfa/theta).
La coherencia del EEG nos posibilita una visión del remodelamiento de las interconexiones corticales lobares e interlobares e interhemisféricas en la demencia.
La información de la remodelación del conexionado cortical en el Alzheimer expresada por la "relación de coherencias fronto/parietal" (RFP), es una medida útil que aumenta el poder diagnóstico de la EEG cuantitativa en la enfermedad de Alzheimer.
Esta informacion de la neurofisiología clínica se suma a las del metabolismo cerebral aportadas por el SPECT y el PET y a la neuroimagen anatómica permitiéndonos una visión integrada del cerebro enfermo.
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