La Teoría de Grafos en el estudio de la conectividad funcional en las enfermedades neuropsiquiátricas

Abstract

El objetivo de esta Tesis consistió en evaluar la utilidad de la Teoría de Grafos para estudiar las propiedades de conectividad de la red Fronto-temporo-insular (FTI) en enfermedades neuropsiquiátricas, haciendo especial foco en el trastorno de despersonalización-derealización (TDD) y en la demencia frontotemporal (DFT). Los análisis de Teoría de Grafos son una herramienta novedosa en el estudio de la conectividad funcional. Ésta es una metodología superadora de los enfoques clásicos (como los análisis de semillas o de conectividad regional que únicamente analizan los niveles de asociaciones entre áreas cerebrales) ya que implica un abordaje topológico de la red cerebral. Es así que la dinámica cerebral se analiza a partir de la interacción entre conexiones y nodos (i.e., áreas cerebrales), lo que permite identificar propiedades globales de integración y segregación de la red, como así también determinar propiedades individuales de los nodos en el contexto de la dinámica global. Las medidas de Teoría de Grafos han sido propuestas como biomarcadores de enfermedades neuropsiquiátricas, sin embargo su generalización todavía presenta severas limitaciones debido a la ausencia de estudios de caso único, la escasa investigación acerca de su relación con variables conductuales y cognitivas, y la falta de estudios de replicabilidad que demuestren la resistencia de estas medidas ante variabilidades de implementación metodológica y otras fuentes (como los factores socio-culturales, de equipos de resonancia, y parámetros de adquisión, entre otros). La principal red abordada en esta Tesis fue la FTI ya que representa un modelo anatómico y reticular sobre el procesamiento social del contexto, que permite plantear hipótesis respecto de la alteración de áreas fronto-temporo-insulares, y su asociación con déficits en cognición social en enfermedades neuropsiquiátricas, incluyendo el TDD y la variante conductual de la DFT (vcDFT). Los análisis de Teoría de Grafos permiten evaluar la integridad de la dinámica de esta red, su asociación con síntomas específicos, y su valor predictivo. Para cumplir con el objetivo propuesto, se realizaron tres estudios con muestras experimentales de distinto número lo que permitió evaluar la utilidad de las medidas de grafos en distintos escenarios. El primero fue un estudio de caso-control (un paciente con TDD respecto a controles pareados) que mostró el valor de las medidas de grafos para reflejar alteraciones a nivel individual en la red FTI, lo que otorga un potencial valor clínico a estos índices. El segundo se basó en un esquema de grupos específicos de pacientes (vcDFT), que aportó evidencia de cómo las alteraciones de estas medidas en la red FTI son capaces de predecir la presencia/ausencia de una patología y su asociación con el desempeño conductual. Por último, a partir de una investigación con múltiples muestras de distintos centros internacionales (con diversos contextos culturales, equipos de registro de resonancia magnética, parámetros de adquisicón, evaluaciones diagnósticas, y métodos de conectividad) se demostró el grado de robustez y consistencia de la medida de grafos en la caracterización de las alteraciones de la red FTI en pacientes con vcDFT, en comparación a otras medidas clásicas de conectividad funcional. Los estudios de esta Tesis muestran la relevancia y aportes de la implementación de la Teoría de Grafos en los análisis de conectividad funcional de las enfermedades neuropsiquiátricas. Además, esta novedosa metodología contribuyó en la evaluación de la asociación entre las alteraciones de la FTI con síntomas cognitivo/afectivos de enfermedades neuropsqiuátricas específicas, como así también en su rol predictivo para establecer la ausencia o presencia de una patología. Aunque más estudios son necesarios, estos hallazgos apoyan el rol potencial de las medidas de grafos como un procedimiento estándar para el estudio de redes cerebrales, y destacan su potencial papel como biomarcadores de enfermedades neuropsiquiátricas.