Matemáticas para estudiar el corazón: Pérdida de correlaciones de largo alcance en el ritmo cardíaco de enfermos de Chagas
Paula Bergero. Investigadora de CONICET en el INIFTA (Instituto de Investigaciones Fisicoquímicas Teóricas y Aplicadas). Docente en la UNLP.
En este artículo reseñamos el trabajo “Losses of Long-Range Correlation in the Heart Rate Variability of Patients With Chagas’ Disease”, publicado en la edición de Junio de 2016 de la revista Global Heart. Los investigadores Isabel Irurzun, Magdalena Defeo, Regina de Battista y Eduardo Mola presentaron recientemente los resultados de un desarrollo proveniente de técnicas de análisis de series temporales a registros electrocardiográficos de personas con la enfermedad de Chagas.
En trabajos previos, los investigadores del INIFTA (Instituto de Investigaciones Fisicoquímicas Teóricas y Aplicadas, UNLP-CONICET) desarrollaron un índice denominado FNNF10 basándose en las características no lineales de la variabilidad del ritmo cardíaco humano. El nuevo índice, cuya sigla significa Fracción residual de falsos vecinos a dimensión 10, fue testeado en aproximadamente 500 personas con diferentes condiciones cardíacas, observándose su sensibilidad para detectar alteraciones en el balance de la acción de los sistemas nerviosos simpático y parasimpático sobre el corazón. Esta capacidad señalaba al índice FNNF10 como una potencial herramienta de diagnóstico temprano de enfermedades cardíacas.
El principal objetivo del trabajo interdisciplinar que aquí se reseña es evaluar la utilidad del FNNF10 para la detección temprana de casos de disautonomía parasimpática chagásica. Las afecciones cardíacas son la principal causa de muerte en enfermos de Chagas. La disautonomía parasimpática es uno de los mecanismos posibles de daño, en este caso por la pérdida de conexiones entre los nervios y el músculo cardíaco, que puede estar presente antes de que exista una disfunción detectable. El índice propuesto por los investigadores se basa en el método de falsos vecinos.
Según este método, dos puntos vecinos en el espacio de fase de un sistema determinístico (de dimensión de embedding d) se mantendrán como vecinos en dimensiones superiores. Si los puntos en cambio se separan, se los identifica como falsos vecinos. Se supone que para dimensiones mayores a d la fracción de falsos vecinos será muy pequeña. El FNNF10 es en este caso la fracción de falsos vecinos cuando la serie temporal de intervalos entre latidos se analizan a dimensión 10, que es la máxima dimensión de embedding obtenida en individuos sanos.
El índice fue calculado sobre las series temporales de intervalos entre latidos de 130 individuos caracterizados como sanos, 128 sujetos con Chagas pero asintomáticos (con electrocardiograma y holter de 24 horas normales) y 27 pacientes con Chagas con registros de actividad cardíaca eléctrica anormales. Los resultados obtenidos reflejan, por un lado, que el índice depende de la edad en individuos sanos: el valor de FNNF10 decrece con la edad siguiendo una ley de potencia.
Por otro lado, los pacientes chagásicos presentan valores de FNNF10 mayores que los individuos sanos, aún en los casos en que no presentan alteraciones cardíacas detectables por los métodos usuales de diagnóstico. Esta elevación de la fracción residual de falsos vecinos a dimensión 10 es interpretada como una pérdida en las correlaciones de largo alcance, es decir, como si la “memoria” del corazón del ritmo cardíaco que llevaba un tiempo atrás fuera menor para los pacientes chagásicos que para las personas sanas.
Esta diferencia significativa hallada en el comportamiento de los intervalos entre latidos sugiere una potencial utilidad del índice FNNF10 para el diagnóstico temprano de la disautonomía chagásica en su estadio asintomático. Respecto de las perspectivas futuras en esta temática, Isabel Irurzun nos cuenta que el grupo que dirige está avanzando en dos líneas de trabajo: establecer correlaciones de FNNF10 con el nivel de anticuerpos antimuscarínicos (que son indicadores bioquímicos de disautonomía) y determinar si la la disautonomía es anterior al daño miocárdico producido por fibrosis. El artículo original, titulado “Losses of Long-Range Correlation in the Heart Rate Variability of Patients With Chagas’ Disease” está disponible aquí.