Alpha and gamma EEG coherence during on-task and mind wandering states in schizophrenia

Abstract

Este estudio investiga los patrones de conectividad funcional cerebral en pacientes con esquizofrenia mediante el análisis de la coherencia electroencefalográfica (EEG) en las bandas de frecuencia alpha (8-13 Hz) y gamma (25-60 Hz), comparando dos estados cognitivos diferentes: atención dirigida externamente a una tarea (estado On-Task) y episodios de divagación mental o pensamiento no relacionado con la tarea (estado Mind-Wandering). La investigación se llevó a cabo con una muestra de 18 pacientes diagnosticados con esquizofrenia según criterios DSM-5 y 13 participantes controles sanos emparejados por edad, sexo y nivel educativo. Los participantes realizaron una tarea ecológica de atención sostenida consistente en el visionado de videoclips mientras se registraba su actividad cerebral mediante electroencefalografía de 32 canales. Durante la tarea, se implementó un paradigma de muestreo de experiencias mediante sondas periódicas cada 50 segundos que solicitaban a los participantes reportar su estado mental actual: si estaban atendiendo plenamente al contenido de los videoclips (On-Task) o si su mente estaba divagando en pensamientos no relacionados con la tarea (Mind-Wandering). El procesamiento de las señales EEG incluyó análisis de componentes independientes (ICA) para la eliminación de artefactos y el cálculo de la coherencia espectral mediante transformada de Fourier discreta para cuantificar la sincronización de la actividad oscilatoria entre todos los pares de electrodos en las bandas alpha y gamma. Los resultados principales revelan que los pacientes con esquizofrenia exhiben patrones diferenciales de coherencia EEG en la banda alpha en comparación con los controles sanos, especialmente durante el estado On-Task. Específicamente, los pacientes mostraron mayor coherencia alpha en regiones fronto-centrales y fronto-temporales, mientras que los controles sanos presentaron mayor coherencia en regiones postero-centrales. Estas diferencias fueron más pronunciadas durante la condición de atención dirigida a la tarea que durante episodios de divagación mental. No se encontraron diferencias significativas entre grupos en la coherencia de la banda gamma. Los resultados sugieren que la esquizofrenia se caracteriza por patrones alterados de conectividad funcional cortical reflejados en la coherencia alpha, que podrían representar mecanismos inhibitorios compensatorios en regiones fronto-temporales durante el procesamiento atencional. La mayor coherencia alpha en regiones frontales en pacientes podría reflejar un incremento en los mecanismos de control top-down necesarios para mantener la atención, o alternativamente, una reducción en la eficiencia del procesamiento de información que requiere mayor sincronización neural para compensar déficits funcionales. Este trabajo aporta evidencia neurofisiológica sobre los mecanismos subyacentes a las disfunciones cognitivas en esquizofrenia, específicamente en la modulación de la conectividad funcional durante diferentes estados de procesamiento cognitivo interno versus externo. Los resultados tienen implicaciones potenciales para el desarrollo de biomarcadores electrofisiológicos que puedan complementar la evaluación clínica y contribuir a una mejor comprensión de los mecanismos neurobiológicos de los déficits cognitivos en este trastorno.