Bioingeniería | 11 NOV 09

De la epilepsia a las matemáticas

Diálogo con María Eugenia Torres, doctora en Matemáticas, y Gastón Schlotthauer, master en Bioingeniería.

Que las matemáticas tengan algo que ver con la epilepsia es sorprendente. Pero que puedan usarse para detectarla lo es más. Rara conjunción entre la ciencia de lo imposible y la ciencia del cuerpo. Pero bueno, estamos en una facultad de bioingeniería.
Por Matías Alinovi y Leonardo Moledo
–Bueno, ustedes trabajan en la Facultad de Ingeniería de la Universidad Nacional de Entre Ríos (Fiuner). Díganme algo.

–La gente se sorprende de que en un departamento de matemática trabajemos en investigación con señales reales.

–La gente suele sorprenderse. Ustedes hacen lo que se llama matemática aplicada.

–¿Cuál es nuestra razón de ser? Tratar de desarrollar nuevas técnicas para resolver problemas reales. Empezamos hace muchos años, en este Laboratorio de señales y dinámicas no lineales, trabajando con señales de electroencefalogramas de pacientes epilépticos. Suele asociarse la epilepsia con las convulsiones, pero existen crisis epilépticas asintomáticas, sin convulsiones. El electroencefalograma registra la actividad eléctrica del cerebro. A simple vista, ese perfil se ve como un “pastito” arbitrario. Cuando se produce una crisis epiléptica empieza a ordenarse, aparecen ondas y puntas. Pero ocurre que en determinados tipos de epilepsia esas secuencias no se ven a simple vista. Nosotros desarrollamos una técnica que permite detectar cuándo comienza la crisis epiléptica en esos casos asintomáticos.

–¿Y anticiparla?

–No, verla, simplemente. Poder decir: acá empezó una crisis epiléptica. Recuerde que estamos hablando de casos en los que, a simple vista, la señal, durante el ataque de epilepsia, no se distingue del pastito arbitrario de los tiempos normales. Estamos hablando de fenómenos caóticos, con señales excesivamente irregulares. En este caso la irregularidad persiste: aunque cambia algún parámetro, no hay un patrón de forma observable en el grafismo.

–Un parámetro definido matemáticamente.

–Sí. En la época en que desarrollamos nuestro trabajo, había dos corrientes desde el punto de vista de la fisiología humana. Una sostenía que al producirse la crisis epiléptica ocurría una sincronización de neuronas, y que entonces el modelo que debíamos considerar involucraba mayor cantidad de “actores”. La otra, que no había necesidad de que se sincronizaran más neuronas, sino que bastaba con que algún parámetro biofísico o químico cambiara. Nuestro trabajo abonaría la idea de esta segunda corriente.

–La matemática aplicada decidiendo entre hipótesis fisiológicas previas... interesante. A propósito del caos, leí algo así como: “La relevancia clínica de las herramientas de la teoría del caos no ha sido confirmada. El caos puede ser indicador de mayor complejidad dinámica pero esa complejidad puede provenir de muchos factores distintos”. Como se ve, más que una pregunta es una afirmación.

–Y es verdad. Pero antes de hablar de caos, permítame decirle algo más. Uno podría preguntarse por qué existe la necesidad, como lo hacemos nosotros, de desarrollar nuevas herramientas de análisis de señales en bioingeniería. Y la respuesta es que, sencillamente, las técnicas clásicas que se enseñan en las carreras de grado –la transformada de Laplace, la de Fourier– presuponen que el sistema con el que se trabaja es lineal. Ahora bien, los sistemas biológicos reales, por ejemplo, suelen ser no lineales, no estacionarios y están contaminados con ruido. Es decir que las herramientas clásicas van a dar un resultado, pero el grado de realismo, en la interpretación de ese resultado, queda reducido ante la situación real. En algunos casos permiten resolver el problema y en otros no, como de hecho ocurre con el trabajo que nos planteó una fonoaudióloga argentina radicada en Estados Unidos, que consistía en diferenciar dos patologías de la voz: la disfonía por tensión muscular y una disfonía espasmódica. Ahí, las técnicas clásicas de análisis de señales no permitían diferenciarlas.

–¿Y en ese caso el caos sí era indicador de patología?

G. S.: –Hay grupos que trabajan con caos y miden complejidad en las señales y la utilizan para separar señales de voces patológicas de voces normales. Nuestro caso era más complicado, porque teníamos que distinguir dos voces patológicas con características muy similares en la señal, el registro de una vocal sostenida. De modo que no obtuvimos resultados positivos aplicando las técnicas de la teoría del caos.

–Una patología era muscular, y otra neurológica.

–Sí. Una desaparece con terapia vocal, y la otra tiene causas neurológicas y exige un tratamiento más importante, incluso cirugía. En este caso nosotros trabajamos a partir de la señal de la a sostenida: aaaaaaa. Y sólo a partir de señales. No necesitamos, por ejemplo, un modelo de las cuerdas vocales. Un reconocido fonoaudiólogo de Bélgica me decía que nuestro trabajo no era necesario porque ellos podían diagnosticar las enfermedades a través de una laringoscopia y haciendo que el paciente leyera determinados textos. ¿Cuál es la importancia, entonces, de lo que hacemos nosotros? Que no siempre se cuenta con gente con ese grado de especialización para hacer el diagnóstico. ¿Cómo munir a la gente que no es especialista en el diagnóstico de este tipo de patologías con técnicas que pueda utilizar?

–Pero de todas formas, un diagnóstico más fácil de hacer es mejor que uno más complicado...

 

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