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Introducción

os frenólogos pensaron que ellos podrían comprender el cerebro gracias al análisis de los bultos en la superficie del cráneo. Aunque en la actualidad esto parezca estar muy lejos de la realidad, su ambición de intentar comprender el cerebro desde el exterior del cráneo ha fascinado a muchos durante años. Ahora, lo podemos hacer realmente, gracias a las nuevas técnicas de imagen cerebral.

Los scanners modernos utilizan una gran variedad de medios proporcionándonos imágenes fantásticas de la estructura de neuronas y proyecciones de fibras, flujo sanguíneo y metabolismo energético del cerebro, así como cambios en la actividad neuronal que se produce después de inducir diferentes cosas.

El camino hacia las técnicas modernas

En los intentos de relacionar estructura con función, neurólogos y neurofisiólogos han aprendido muchas cosas gracias a correlacionar las singularidades de la mente o el comportamiento con la medición de estructuras cerebrales en estudios postmortem. Es así como las zonas cerebrales implicadas en el lenguaje fueron descubiertas por Broca. Este tipo de análisis han tenido muchos éxitos pero también tienen sus limitaciones. Uno no puede asumir que la pérdida de una función específica, debido al daño en una región cerebral, representa la función normal de esa región. Por ejemplo, un déficit puede aparecer porque la comunicación entre esa región y otras con las que se comunica se haya bloqueado o desconectado. También es posible que regiones que no están alteradas puedan hacerse cargo de alguna de las funciones que lleva a cabo la zona dañada en condiciones normales. En definitiva, existen muy pocas lesiones patológicas que estén confinadas a una zona funcional específica. Además, siempre transcurre mucho tiempo entre el estudio de un paciente cuando está con vida y el posterior estudio del cerebro.

Las técnicas de imagen estructural del cerebro se empezaron a desarrollar hace 30 años. El reciente desarrollo de los métodos de proyección de imagen funcional por físicos médicos ha creado gran interés. Esto nos permite, literalmente, mirar dentro del cerebro e investigar el cerebro humano, a la vez que pensamos, aprendemos o soñamos.

¿Cómo funciona todo?

Las técnicas electrofisiológicas desarrolladas para monitorizar la actividad neuronal se basan en los cambios del potencial de membrana en las neuronas activadas. Las técnicas de scanning cerebral monitorizan los cambios que aparecen en el metabolismo energético requerido por las neuronas activadas.

Los gradientes electroquímicos que inducen el movimiento de los iones adentro y fuera de las neuronas (base de la comunicación sináptica y de los potenciales de acción) requieren energía. La fuente de energía procede de la oxidación de glucosa. La glucosa y el oxígeno son transportados al cerebro por medio de la circulación cerebral. Por medio de esta conexión neurovascular, sabemos que existe un aumento local en el flujo sanguíneo cerebral en las zonas activadas. Estos cambios ocurren rápidamente. Las técnicas modernas de neuroimagen miden estos cambios locales en el flujo sanguíneo y los utilizan como un índice de actividad neuronal.

La primera técnica funcional que se desarrolló fue la llamada Tomografía por Emisión de Positrones (PET). Este proceso implica la inyección, en humanos, de trazadores radiactivos unidos a compuestos con interés biológico (tales como drogas o fármacos que se unen a los receptores de diferentes neurotransmisores). Grandes anillos de detectores situados alrededor de la cabeza del paciente registran la sincronización y posición de las partículas gamma emitidas por los isótopos radioactivos que atraviesan el cerebro.

El PET se puede utilizar para la realización de mapas de cambios en el flujo cerebral sanguíneo (CBF). Este tipo de medidas han permitido localizar donde residen las funciones sensoriales, motoras y cognitivas en el cerebro humano. Sin embargo, el PET tiene algunas desventajas, la mayor de ellas es que requiere la inyección de trazadores radioactivos. Lo que significa que mucha gente no puede someterse a un PET scann, por ejemplo, niños y mujeres embarazadas. En el mismo sentido, el número de medidas tomadas durante el scann son limitadas.

Izquierda: Parte de los beneficios ingresados por EMI con la venta de los discos de los “Vétales” ayudaron a pagar el desarrollo de los primeros scanners cerebrales. Estos y otros equipos desarrollados posteriormente han permitido a los neurocientíficas mirar el cerebro de una forma diferente. Derecha: Un scanner MRI moderno. El paciente yace en una mesa que se mueve dentro del anillo de imanes para realizar el scanner.

Una técnica diferente que se ha desarrollado y no es invasiva ni usa substancias radioactivas es la llamada Proyección de Imagen por Resonancia Magnética (MRI). Esto permite que cualquier persona, independientemente de su edad pueda someterse a un scann. La MRI permite obtener imágenes muy detalladas de la estructura cerebral, y recientemente el desarrollo de la proyección de imagen por tensor de difusión (DTI) ha permitido la obtención de imágenes detalladas de las fibras de sustancia blanca que conectan las distintas regiones cerebrales.

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