Doctor Enrique Israel Velázquez Villarreal
Todas las imágenes de Resonancia Magnética del cerebro humano mostradas en este artículo se obtuvieron con un resonador GE de 3 Teslas (aparato de mayor campo magnético y resolución del país), por lo que todos son estudios reales de personas, controlados, procesados y obtenidos a través de una línea en investigación que se lleva a cabo en el Instituto Nacional de Neurología y Neurocirugía “Manuel Velazco Suárez” (INNNMVS) con el fin de seguir en la vanguardia de la tecnología por imagen, y recabar datos cada vez más convincentes, que nos generen nuevo conocimiento, en la búsqueda constante de criterios que revelen, más aun el misterioso funcionamiento cerebral que tanto nos intriga.
Para muestra basta un botón: la Resonancia Magnética Funcional (fRMI), una técnica de imagen que ha empezado a revolucionar la medicina, y digo empezado, por su reciente incorporación al campo médico en los últimos años; esta técnica funcional con ayuda de la Física Médica que se apunta como apoyo invaluable en la fusión de conceptos de estas amplias ciencias, nos abre el panorama para entender desde diferentes puntos de vista el funcionamiento cerebral; esto es, estudiar el cómo se lleva a cabo la actividad cerebral con fenómenos físicos y, lo más grandioso, poder observar con nuestros propios ojos imágenes cerebrales reales que nos muestran la función neuronal y así concluir más específicamente con conocimientos médicos que poco a poco se consolidan en este campo.
UNA IMAGEN DICE MÁS QUE MIL PALABRAS
Así que con la fRMI vamos a observar el funcionamiento cerebral, si sabemos que la vista es catalogada como el sentido más importante del hombre, y como tal, es de suma importancia para poder crear nuevos parámetros y entender nuestro entorno, qué trascendente sería empezar a resolver la famosa incógnita de cómo funciona nuestro cerebro utilizando nuestro más potente sentido, nuestra vista, y con ella crear parámetros para entender todavía más científicamente nuestras funciones mentales; esta correlación es maravillosa, vista-deducción, ya que en muchos conocimientos no podemos hacer uso de este potente sentido y nuestras abstracciones a ciegas nos hacen sentirnos muchas veces limitados, es por eso que en este artículo ampliaré lo nuevo en fRMI apoyándome en imágenes, algunas de ellas inéditas, que valorándolas muy profundamente cumplen un famoso dicho modificado: una imagen dice más que mil palabras. Para comprender la fRMI hay que entender el fenómeno de la resonancia magnética; si amplío este tema desde el punto de vista físico tendría que explicar desde el comportamiento del átomo de hidrógeno, el más simple de todos los átomos dentro de un campo magnético, recordando lo que es un campo eléctrico, resolviendo la pregunta sobre qué es un campo magnético, cómo se caracteriza un átomo de hidrógeno, también redactaría lo que son los números cuánticos, la cuantización espacial y cubriría conceptos como dipolos magnéticos, espín asociado, para terminar con ondas electromagnéticas, transferencias de energía, equilibrio termodinámico, secuencias de pulso, y finalmente la obtención de la imagen del encéfalo humano en este caso. Y no siendo el objetivo fundamental de este artículo simplificaré estos conceptos con el fin de dar una idea sobre las imágenes que estamos observando y qué parámetros tomamos para obtenerlas.
IMÁGENES POR RUIDO
Una persona al realizársele un estudio de resonancia magnética, es introducida en un resonador, es decir una especie de túnel, donde todo su cuerpo, en este caso enfocándonos en su cabeza como nuestro principal punto de interés, es sometida en un campo magnético alto (3 Teslas), esto hace que todos los protones de Hidrógeno (elemento más abundante en nuestro cuerpo), se formen en líneas paralelas (comportamiento del Hidrógeno al estar dentro de un campo magnético) obedeciendo un eje, posteriormente el aparato de resonancia magnética emite un ruido (energía) que hace que los protones de hidrógeno, en este caso, del cerebro presenten una desalineación al comenzar y consecutivamente una alineación al terminar el ruido; este movimiento de los protones causa, a su vez, otro ruido que es captado por medio de antenas sobrepuestas en la cabeza de la persona y así obtenemos una imagen, codificada por el ruido que proviene de los protones de hidrógeno de nuestro cerebro; así que cuando vemos una imagen por resonancia magnética, lo que estamos observando es el ruido ocasionado por el movimiento de los protones de hidrógeno que conforman nuestro encéfalo. Antes de adentrarme en la técnica BOLD como la parte más trascendente en investigación de la fRMI y donde observamos activaciones cerebrales representando a las emociones, memoria, lenguaje, entre otras; me introduciré un poco en el campo médico para describir a la fRMI y sus diferentes técnicas utilizadas en la medicina, que son de gran valor en el diagnóstico de diferentes patologías.
DIAGNÓSTICOS
Desde hace algunos años se han estudiado pacientes con lesiones neurológicas, principalmente neoplasias, demencias o crisis convulsivas. A partir del año 1990 se inició la utilización de la resonancia como un instrumento para obtener imágenes cerebrales funcionales, donde se observan cambios hemodinámicos, concentraciones de oxígeno y metabolitos que nos permiten valorar tanto la anatomía del cerebro, como la funcionalidad del parénquima cerebral. Las técnicas que se emplean para determinar estas funciones cerebrales son: Difusión, Perfusión, Espectroscopia
y BOLD. La Difusión estudia la restricción de los movimientos difusos y aleatorios (movimientos brownianos) del agua a nivel molecular. En esta secuencia las regiones que presentan disminución o restricción de los movimientos del agua a nivel del espacio intra o extracelular, se van a observar como hiperintensidades en las imágenes obtenidas.
Su principal aplicación es en los pacientes que presentan sintomatología de evento isquémico agudo (EVC) ya que esta técnica permite determinarlos dentro de los primeros seis minutos de instalada la isquemia cerebral. Sin embargo, también es de utilidad en la valoración de las lesiones de tipo tumoral, neoplásico e infeccioso.
La Perfusión es prácticamente un mapeo del flujo sanguíneo cerebral obteniéndose el volumen sanguíneo cerebral relativo (rCBV). Consiste en la administración de material de contraste por vía intravenosa en bolo y con la ayuda de un inyector, al mismo tiempo se generan imágenes eco-planares y obtenemos un mapeo del lecho vascular del parénquima cerebral. Su principal aporte se describe en la evaluación de la isquemia aguda y subaguda así como
en las neoplasias. Algunos tumores presentan un incremento del rCBV lo cual se ha correlacionado con las áreas activas del tumor, los patrones de reforzamiento heterogéneo se han relacionado a tumores de alta malignidad (gliomas y metástasis); la radionecrosis ha sido demostrada con disminución del rCBV.
La perfusión también es de utilidad en otros padecimientos como demencia, traumatismo cráneo-encefálico y SIDA. La Espectroscopía es una importante herramienta que nos permite determinar la concentración de algunos metabolitos que se encuentran en el parénquima cerebral y que se alteran en determinadas patologías y que están en relación directa con patologías que producen destrucción neuronal, proliferación de membranas celulares y eventos que produzcan isquemia cerebral. Además, esta última técnica utilizada en conjunto con la técnica de perfusión nos permite obtener un valor pronóstico en la isquemia cerebral aguda. Una de las técnicas en fRMI que ha acaparado la atención de muchas personas dentro y fuera del campo médico es la técnica BOLD, (por sus siglas en inglés Bood Oxygen Level Dependent), tiene la particularidad no sólo de evaluar la anatomía cerebral, sino también evaluar las funciones cerebrales específicas.
Es bien sabido que las áreas de activación cerebral ya sean motoras o sensitivas, así como las funcionales mentales superiores (visión, capacidad auditiva, cálculo aritmético entre otras) producen cambios en la concentración de oxígeno en determinadas áreas del cerebro que están en relación con la función estudiada y es posible registrarlos en un estudio de imagen. Esto quiere decir que podemos obtener imágenes de la parte de la corteza cerebral encargada del lenguaje en un paciente, para estudiarla; también podemos fotografiar por así decirlo las zonas del cerebro encargadas del movimiento de los diferentes miembros, como de cada mano, y de cada pierna, así también evaluar funciones tan complejas como la Memoria Semántica, la Memoria Episódica, la Fluencia Léxica e incluso las Emociones.
Para esto se utiliza un paradigma y tareas que el paciente realiza durante el tiempo en que se lleva a cabo el estudio dentro del resonador. Para hacer un poco más entendible esta técnica y adentrarnos más conscientemente en la información que nos proporcionan estas imágenes, en términos generales, tendríamos que comprender que cada vez que el cerebro funciona al realizar una persona cierta acción, como por ejemplo mover la mano derecha, la parte de la corteza cerebral que se encarga del funcionamiento motor, de la mano derecha, necesita más oxígeno que el resto del cerebro, este aumento de la oxigenación en el sistema que se produce por el incremento del nivel sanguíneo, nos permite obtener imágenes con un principio muy simple, el aumento de oxihemoglobina en el lecho vascular cerebral; la comparación de un estado basal, cuando la corteza cerebral no necesita tanto oxígeno, con un estado funcional en donde el cerebro demanda un incremento por sus necesidades de oxígeno, nos permite obtener imágenes con manchas funcionales donde evaluamos las funciones mentales, de manera que cuando tenemos más sangre en un área del cerebro, se incrementan los protones, por consecuencia más movimiento, que a su vez genera más energía, y lógicamente más ruido, el cual, al captarlo nos crea las sorprendentes imágenes de las funciones mentales.
Desde la introducción de la fRMI en su modalidad de BOLD, como su nombre lo indica, medir los niveles de oxigenación sanguínea en los tejidos cerebrales, hemos podido valorar la función neuronal de manera indirecta de las áreas que se activan al momento de ejecutar una tarea. Actualmente la aplicación de este método nos permite determinar áreas funcionales adyacentes a una patología (Neoplasias, por ejemplo) y respetar esta área durante el procedimiento quirúrgico; también se está empleando como una herramienta útil en la realización de mapeos cerebrales para determinar áreas funcionales del cerebro (motor, sensitivo, visual, auditivo, emociones, lenguaje y memoria) en el campo de investigación clínico.
La fRMI es una herramienta que nos permite entender las funciones normales y anormales del sistema nervioso central; aunque hay que entender que el desarrollo de las aplicaciones es reciente, y como toda técnica, con el tiempo consolidará su importancia en el diagnóstico y tratamiento de las enfermedades neurológicas, principalmente.
LIMITACIONES
Dentro de las principales limitaciones de estos estudios son la poca descripción que existe actualmente acerca de los artefactos en la señal para la obtención de la imagen; es decir en pacientes donde durante el estudio de fRMI se encuentran realizando una tarea motora como mover sus manos, se observa la activación en el área motora (área pre-rolándica) del parénquima cerebral, pero también tenemos en ocasiones otras activaciones de diferentes áreas cerebrales que no nos esperaríamos encontrar, por lo que las interpretaríamos como ruido o artefactos en la señal. Otra limitación sería la dificultad para distinguir la función cerebral de una sola tarea sin que se activen otras funciones, es decir, el cerebro se encuentra constantemente realizando múltiples funciones al mismo tiempo, de las cuales únicamente se toma en cuenta la señal más predominante y significativa; esto es que el paciente al realizar una tarea dentro del aparato de resonancia magnética como lo es el sentir la presión que ejerce una persona al sujetarle su pie, se obtiene una señal importante del área cerebral sensitiva de esa pierna (área pos-rolándica), pero al mismo tiempo podemos tener activaciones de áreas emocionales, del área visual, auditiva, etcétera.
Muchas deducciones interesantes podemos obtener del funcionamiento cerebral al correlacionarse varias activaciones del cerebro a un mismo estímulo, esto abre el campo a un sinfin de preguntas que poco a poco se ordenan en protocolos de investigación, donde diferentes disciplinas se unen para resolver, pero a la vez nos permite abrir nuestros ojos ante una fascinante herramienta visual más que promueve nuestra conciencia en la búsqueda del camino que nos acerca más a resolver una gran incógnita: el “cómo pensamos”.
