Neurociencia

¿Cómo funcionan los escáneres cerebrales?

Hay muchos tipos diferentes de escáneres cerebrales, cada uno de los cuales brinda una imagen diferente del cerebro. Estos son la electroencefalografía (EEG), la resonancia magnética funcional (fMRI) y la tomografía por emisión de positrones (PET). Son métodos no invasivos de aprendizaje sobre el cerebro.

Somos seres extraños. Siempre estamos jugando, tratando de descubrir qué está pasando dentro de todo lo que nos rodea, ¡y dentro de nosotros! Para continuar aprendiendo, enviamos sondas al espacio para monitorear varios planetas y enviamos sondas al recto. Básicamente, tiramos, empujamos y desgarramos las cosas para descubrir todo lo que podamos sobre ellas.

Sin embargo, la tecnología se ha estancado en la búsqueda de formas de interrogar a la parte más enigmática e impenetrable de nuestro cuerpo: el cerebro. Tejido a partir de miles de millones de neuronas, el cerebro está ajustado debajo de capas de tejido protector, asegurado por la fuerte cubierta del cráneo.

Lo más que podemos hacer para examinar esta parte interna de nuestro ser es capturar su imagen haciéndola pasar a través de varias ondas electromagnéticas.

Es posible que esté familiarizado con varios métodos de imágenes cerebrales, como EEG, fMRI y PET, pero ¿cómo funcionan?

fMRI: Imágenes de resonancia magnética funcional

Para comprender de dónde provienen las señales neuronales, necesitamos imágenes de resonancia magnética funcional o fMRI. A diferencia del EEG, la resonancia magnética funcional no mide los impulsos eléctricos enviados por las neuronas, pero registra los cambios relacionados con la oxigenación de la sangre en el cerebro.

Cuando aumenta la actividad neuronal en el cerebro, también lo hace la demanda de oxígeno. En respuesta, hay un aumento en el flujo de sangre que contiene hemoglobina rica en oxígeno al cerebro.

fMRI se basa en la diferencia entre las propiedades magnéticas de la sangre oxigenada y desoxigenada para crear un mapa de la actividad neuronal del cerebro.

Cada molécula exhibe una resonancia magnética. mientras se mueve en un campo magnético externo como el creado por la máquina fMRI. Se envían señales de radio por la máquina utilizando un pulso de radiofrecuenciay la señal después de «inclinar» las moléculas se envía de vuelta al receptor en la máquina.

La sangre oxigenada u oxihemoglobina es diamagnética (repelen el campo magnético). Mientras tanto, la sangre desoxigenada o desoxihemoglobina es paramagnética (débilmente atraída por los campos magnéticos).

La sangre desoxigenada afecta más al campo magnético local que la sangre oxigenada, debido a su naturaleza paramagnética. Cuando estás realizando una tarea específica, la neurona de señalización en la región correspondiente del cerebro aumenta y recibe mayores niveles de sangre oxigenada.

Dado que la oxihemoglobina no afecta el campo magnético local, la fMRI puede detectar fácilmente los cambios en la oxigenación, que luego se extrapolan a la actividad neuronal. Puede localizar las áreas activas del cerebro con una precisión de 5 mm.

fMRI puede decirnos qué parte del cerebro está involucrada en diferentes funciones y estudiar los efectos de anomalías cerebrales, como accidentes cerebrovasculares o demencia.

PET Scan: tomografía por emisión de positrones

Otra técnica de imagen cerebral no invasiva es la tomografía por emisión de positrones (PET). Mide la actividad metabólica de las células del cuerpo, incluido el cerebro. Una tomografía por emisión de positrones requiere la introducción en el cerebro de un material radiactivo emisor de positrones de vida corta llamado radiotrazador.

La fluorodesoxiglucosa (FDG) es un radiotrazador común que se usa en las exploraciones PET. Es mejor porque el cuerpo lo trata como la glucosa naturalmente disponible que el cerebro usa para el metabolismo. Por ejemplo, una tomografía por emisión de positrones puede detectar tumores cerebrales usando FDG, porque las células cerebrales cancerosas consumen glucosa más rápido que las células normales.

Cuando el trazador ingresa a las venas periféricas, pierde su radiactividad y emite un positrón. Estas son partículas subatómicas cargadas positivamente similares a los electrones. Cuando un positrón choca con un electrón a gran velocidad, se aniquilan entre sí. La aniquilación de partículas subatómicas libera dos rayos gamma en direcciones opuestas.

La máquina de escáner PET detecta estos rayos gamma y, con la ayuda de tecnología informática avanzada, la máquina puede crear una imagen en 3D de la actividad del cerebro.

A veces, las tomografías por emisión de positrones (PET) se usan junto con otras técnicas de imágenes cerebrales, como la tomografía computarizada o la resonancia magnética funcional, para obtener información mejorada sobre la fisiología del cerebro.

EEG: Electroencefalograma

Este método no es un «escaneo cerebral» como los dos anteriores, pero es una forma para que los investigadores comprendan cómo funciona el cerebro, razón por la cual está en la lista.

La electroencefalografía (EEG) es un método no invasivo para monitorear la actividad cerebral. Fue desarrollado en 1929 y todavía se usa para detectar anomalías cerebrales, como la epilepsia y la presencia de actividad cerebral.

Durante un EEG, se colocan pequeños discos de electrodos en el cuero cabelludo. Nuestras células cerebrales se comunican enviando ondas de señales eléctricas a las sinapsis. Los electrodos detectan estas pequeñas cargas eléctricas, las amplifican y las presentan como líneas discontinuas en gráficos.

Las ondas cerebrales se dividen en bandas de frecuencia, es decir, delta, theta, alfa, beta y gamma. Una persona en un estado relajado mostrará un ritmo alfa dominante que se origina en la parte posterior de la cabeza. Mientras se duerme, el cerebro mostrará una actividad térmica más lenta.

Por otro lado, un EEG de línea plana señala un coma irreversible e indica que el cerebro ya no está vivo.

La portabilidad y la capacidad de rastrear la actividad cerebral con una precisión de milisegundos le dan a EEG una ventaja sobre otras técnicas de imágenes cerebrales. Aunque es posible decir con certeza que se produce actividad, no se puede decir con precisión la fuente de la señal debido a su baja resolución espacial.

Conclusión

La electricidad es el lenguaje universal del cerebro y la mayoría de las técnicas de imágenes cerebrales utilizan diferentes métodos para interceptar estas señales eléctricas a medida que viajan por el cerebro. ¡Estas tecnologías avanzadas de escaneo cerebral no solo ayudan a detectar anomalías cerebrales, sino que también entendemos cómo las diferentes partes del cerebro interactúan entre sí y hacen que las tareas diarias sean tan fáciles!

Cristy

Somos entusiastas de los temas científicos, del estudio y el conocimiento. Traemos para ti los casos más curiosos de la ciencia y como pueden ayudarte. Preguntas y respuestas que quizás alguna vez te has hecho, están aquí.

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