8.3. Teoria dels Sistemes Dinàmics en l'Estudi de la Hiperactivitat en el TDAH

Xavier Bornas
Laboratori de Conducta i Sistemes Dinàmics, Institut Universitari de Recerca en Ciències de la Salut (IUNICS), Universitat de les Illes Balears (UIB)

La Teoria dels Sistemes Dinàmics (TSD) va penetrant en les diverses àrees de la recerca i teràpia del comportament amb més o menys rapidesa, com es pot veure en les successives edicions d'aquest CDSCRITC en les que els coordinadors han tingut la gentilesa de convidar-me a participar. Enguany he pensat que valia la pena veure què s'estava fent en una de les àrees en les que la TSD tot just comença a aportar coses: el TDAH.
Certament, la cerca bibliogràfica amb els cercadors convencionals ens diu que hi ha molt poca literatura que utilitzi conceptes clau de la TSD com entropia, Lyapunov, complexitat, etc. en aquest camp. Ara bé, com sempre, alguna cosa sí que es troba i l'any 2010 apareix el treball d'Ohashi, Vitalino, Polcari i Teicher (2010) als Archives of General Psychiatry, una revista de prou reconegut prestigi i que esperem pugui marcar l'inici d'una intensificació de la recerca sobre TDAH basada en la TSD. Aquest és el que comentarem ara, però el lector pot consultar també l'interessant article de Sohn et al. (2010), o el de Granic, O'Hara i Pepler (2007).
Potser val la pena començar citant unes paraules d'Ohashi et al. (2010, p.393): "To our knowledge, this is the first report showing that children with ADHD have movement patterns that are deterministic and chaotic in nature". El concepte de caos determinístic  és clau en la TSD (i específicament en la Teoria del Caos); breument es pot definir com aquell comportament o patró de comportaments que, obeint una llei (d'aquí que en diguem determinístic), resulta impredictible (que és el que significa "caòtic" en aquest context). Però a què es refereixen exactament els autors i com arriben a aquesta conclusió?
Els objectius explícits de l'estudi són, primer, l'anàlisi de la microestructura dels moviments del cap, en una escala de milisegons, de cara a la comprovació d'hipòtesis relatives a la capacitat d'inhibició de l'activitat motora i de manteniment del control postural que tenen els infants amb TDAH; en segon lloc, es vol esbrinar quins dèficits (inhibitoris o de control postural) tenen més poder per a discriminar infants amb TDAH i infants sense l'alteració; i, finalment, es vol avaluar l'efecte del metilfenidat i veure si tots dos tipus de dèficits milloren amb aquest tractament.
L'estudi investiga el moviment del cap dels infants (62 amb TDAH i 62 controls) mentre estan asseguts fent una tasca atencional davant una pantalla d'ordinador. Concretament han de pitjar la barra d'espai quan surt l'estímul target (una estrella de vuit puntes) i no quan surt una estrella de 5 puntes. Aquests estímuls es presenten durant 200 milisegons cada dos segons. Un sensor situat en una banda posada al voltant del cap enregistra tots els moviments verticals i horitzontals, de manera que s'obté una sèrie temporal que posteriorment és analitzada amb mètodes lineals (per exemple, la mitjana d'activitat o el nombre i l'amplitud dels pics) i no lineals. Aquesta prova atencional es va fer abans de l'administració de 0.4mg/Kg de metilfenidat i 120 minuts després.
Les mesures de complexitat emprades foren (a) l'entropia aproximada (Approximate Entropy), una mesura de predictibilitat introduïda per Pincus (1995) que dóna valors baixos quan la sèrie examinada és molt regular (predictible) i valors més elevats quan és molt irregular i per tant, poc predictible; (b) l'exponent espectral de la relació entre el log-power de la densitat espectral (el pes o potència de les diverses freqüències que componen el senyal) i el log de la freqüència observada de l'activitat física (l'exponent β és el valor negatiu del pendent d'aquesta recta, és a dir 1/fβ): valors més elevats d'aquest exponent indiquen més persistència, és a dir que canvis en una direcció (per exemple, augments) és probable que vagin seguits per canvis en la mateixa direcció; i (c) el màxim exponent de Lyapunov, una mesura de la sensibilitat a les condicions inicials (en termes de divulgació, l'efecte papallona) utilitzada aquí com a mesura de l'estabilitat local, i una de les mesures més acurades com a indicador de caos (quan aquest exponent màxim és positiu).
Entre els resultats caldria ressaltar els següents: abans de la medicació els infants amb TDAH diferien marcadament dels controls en estabilitat, persistència i predictibilitat dels moviments. Tenien més baixa entropia (valors més baixos d'ApEn), més persistència (valors més alts de l'exponent β) -amb grandàries de l'efecte realment grans, entre 2.2 i 4.7-, i més sensibilitat a les condicions inicials (major exponent màxim de Lyapunov). Aquestes mesures no lineals, pròpies de l'estudi dels sistemes dinàmics, van revelar diferències molt més fortes entre els infants amb TDAH i els controls que les que mostraven les mesures lineals tradicionals. Per exemple, si bé els grups diferien en la mitjana d'activitat, les diferències en l'exponent màxim de Lyapunov eren molt més grans.
Val la pena fer un comentari global sobre tot això: en conjunt aquests resultats indiquen que els infants amb TDAH, malgrat l'aparença "caòtica" que la hiperactivitat els pot donar, mostren en realitat molta més regularitat i predictibilitat (ordre, o el que els autors anomenen un patró determinístic caòtic) que els controls sense l'alteració. Potser als experts aquests resultats no els sorprendran, però de ben segur poden fer reflexionar tant als experts com als qui no ho són.
D'altra banda, l'administració de metilfenidat va fer reduir significativament els valors obtinguts abans, però encara hi havia diferències significatives entre els dos grups (en particular és interessant el cas del màxim exponent de Lyapunov). El medicament va resoldre els problemes de supressió inhibitòria però la inestabilitat va persistir.
La conclusió principal a la que arriben els autors és que la hiperactivitat i el nerviosisme motor dels infants amb TDAH és un problema complex de neurointegració. No es tracta simplement de la part superior d'una distribució normal, sinó que aquests infants mostren una patrons diferents dels que mostren els infants control. I en l'estudi d'aquests patrons cal comptar amb les eines de la TSD perquè es tracta de patrons no lineals que les eines més tradicionals no poden captar. De manera més concreta, apunten la possibilitat que els valors elevats d'exponent espectral i de màxim exponent de Lyapunov siguin biomarcadors de la hiperactivitat en infants amb TDAH.
Aquest article és una mostra més del fet que si volem entendre els fenòmens complexos, necessitem eines complexes. Justament per aquesta complexitat, el seu ús és encara força limitat en àrees com la del TDAH (però passa el mateix, per exemple, en la dels trastorns de l'alimentació), mentre en d'altres ja hi ha un volum considerable de literatura (per exemple en l'estudi de les alteracions bipolars). Esperem que els investigadors del comportament humà i els estudiosos de les seves alteracions s'animin a emprar-les cada vegada més.

 
Referències
  • Bornas, X. (2009). Psicopatologia i caos. Madrid: Bubok. (www.bubok.com)
  • Granic, I., O'Hara, A., Pepler, D., & Lewis, M. (2007). A dynamic systems analysis of parent-child changes associated with successful "real-world" interventions for aggressive children. Journal of Abnormal Child Psychology, 35, 845-857.
  • Ohashi, K., Vitaliano, G., Polcari, A., & Teicher, M. H. (2010). Unraveling the nature of hyperactivity in children with attention-Deficit/Hyperactivity disorder. Archives of General Psychiatry, 67, 388-396.
  • Pincus, S. (1995). Approximate entropy (ApEn) as a complexity measure. Chaos: An Interdisciplinary Journal of Nonlinear Science, 5, 110-117.
  • Sohn, H., Kim, I., Lee, W., Peterson, B. S., Hong, H., Chae, J., et al. (2010). Linear and non-linear EEG analysis of adolescents with attention-deficit/hyperactivity disorder during a conitive task. Clinical Neurophysiology, 121, 1863-1870.