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1 de Julio de 2017
Reseña

Técnicas de neuroimagen

Resonancia magnética funcional.

SEX, LIES, AND BRAIN SCANS: HOW FMRI REVEALS WHAT REALLY GOES ON IN OUR MINDS
Por Barbara J. Sahakian y Julia Gottwald
Oxford University Press, Oxford, 2017

Antes del advenimiento de las técnicas de neuroimagen, los científicos tenían que apoyarse en medios mucho más precarios para acercarse al conocimiento del sistema nervioso. A menudo, la única forma de explorar la anatomía era sobre el cerebro inerte. Con las nuevas técnicas podemos observar el cerebro humano vivo. Gracias a ellas, sabemos, por ejemplo, que el desarrollo de nuestro cerebro no se detiene en la infancia, sino que algunas áreas cerebrales prolongan su crecimiento incluso en la juventud. Jay Giedd y Nitin Gogtay, de los Institutos Nacionales de la Salud, se han valido de la técnica de resonancia magnética estructural para registrar los cambios operados en el volumen de materia gris, el tejido que compone la mayor parte de nuestra corteza, desde la infancia hasta la madurez.

Desde su comienzo en 1992, la técnica de formación de imágenes por resonancia magnética nuclear (RM) ha revolucionado nuestra capacidad de observar el cerebro humano en acción y comprender los procesos que subyacen bajo funciones mentales, como la toma de decisiones. Se emplea en contextos clínicos, como derrames cerebrales, detección de tumores, examen de órganos internos y articulaciones. Centra el foco en el hidrógeno, uno de los principales elementos componentes del organismo, pues forma parte del agua, de los ácidos grasos y las proteínas. En su núcleo hay solo un protón.

Cuando se aplica una combinación de un intenso campo magnético y ondas de radio a los protones de hidrógeno, se les obliga a abandonar su posición natural. Una vez las radioondas se han inactivado, los protones vuelven a su posición anterior. Al hacerlo, emiten una señal, otra radioonda. Esa señal puede ser detectada por un escáner de RM. Ahora bien, los protones de hidrógeno se comportan de forma ligeramente distinta en diferentes tejidos; el tiempo que tardan en volver a su posición anterior depende del tejido circundante. Podemos así diferenciar entre señales procedentes de tejidos distintos; podemos, por ejemplo, observar claras diferencias entre tejido graso y huesos en un escáner de RM y detectar anomalías anatómicas.

De lo que se trata, en lugar primordial, es de conseguir métodos que nos faciliten una terapia neurológica y psiquiátrica eficaz. En esa línea se inscribe la estimulación del cerebro profundo, técnica que implanta en el cerebro un electrodo, que actúa a modo de marcapasos. Si conocemos qué áreas del cerebro funcionan mal en un trastorno específico, podremos localizarlas mediante neuroimagen, acotarlas y alterar su actividad. La estimulación del cerebro profundo se está empleando ya en la enfermedad de Parkinson, depresión clínica y trastorno obsesivo-compulsivo. Con estos pacientes habían fallado la medicación y la terapia conductual. Tras la intervención quirúrgica, podemos observar drásticas diferencias: pacientes con párkinson que recuperan el control de sus movimientos; sujetos depresivos con un mejor talante; personas con trastorno obsesivo-compulsivo que controlan sus pensamientos y acciones. Tales avances no serían posibles sin un conocimiento minucioso de los circuitos cerebrales subyacentes.

Por su parte, la introducción de la resonancia magnética funcional (RMf) en tiempo real transformó el campo. En esa técnica no invasiva, los datos se analizan en línea mientras el paciente se encuentra todavía en el escáner. Se le ofrece información inmediata sobre su propia actividad cerebral real, en un proceso que se denomina neurorretroalimentación. Los escáneres de RMf contienen un imán muy poderoso. Su intensidad magnética se mide en teslas. Esta técnica de neuroimagen ha arrojado luz en áreas importantes para el habla, el movimiento, la memoria y otros procesos.

La neurociencia es un campo en rápida evolución. En los últimos años, los datos obtenidos por RMf se han empleado para decodificar el contenido de los pensamientos (palabras observadas por un participante en los ensayos) y estados mentales (intención del sujeto de realizar una acción), incluso durante el sueño. Estos métodos no permiten todavía decodificar el lenguaje del pensamiento, que es lo que denota para muchos la lectura de la mente. Pero dado el creciente uso de métodos avanzados de aprendizaje de la máquina (redes neurales profundas para analizar los datos obtenidos por neuroimagen), eso podría ser solo cuestión de tiempo. La cartografía detallada del cerebro nos permite observar procesos refinados. Con los avances en medios técnicos y analíticos, la RMf pudiera estar lista para aplicaciones que hoy consideramos futuristas.

A medida que los neurocientíficos vayan descifrando las redes cerebrales del autocontrol y de la moral, podrían ir descubriendo anomalías en las personas agresivas y criminales. ¿Podrían predecirse los crímenes antes de que los cometieran? La RMf se ha empleado también para detectar tendencias racistas en personas que se consideraban a sí mismas tolerantes. Se debate la fiabilidad de esta técnica aplicada al descubrimiento de un asesino y como herramienta para el marketing. Resulta obvio, pues, que la técnica plantee numerosas cuestiones éticas.

Característico de ella es registrar los cambios operados en el flujo sanguíneo. El cerebro se halla en actividad constante, incluso durante el sueño. Esa actividad cambia en razón con lo que uno esté haciendo. Si inicia una nueva tarea, las áreas cerebrales implicadas en ese proceso modificarán su actividad. Si un área cerebral muestra una actividad más intensa, necesita más energía y, en consecuencia, acudirá a ella más cantidad de sangre oxigenada. Existen diferencias entre sangre oxigenada y sangre sin oxigenar; una de ellas es su propiedad magnética. Esencialmente, la máquina de RMf capta esas diferencias para ofrecernos una medida indirecta de actividad neural.

Ahora bien, los datos generados son complejos y requieren análisis rigurosos por parte de investigadores expertos en software muy avanzado. El cerebro contiene unos 86.000 millones de neuronas, organizadas en áreas y circuitos. No podemos medir la actividad de neuronas individuales con RMf, pero podemos distribuir el cerebro en pequeños cubos o vóxeles. El tamaño de un vóxel depende de la técnica que empleemos en el experimento; lo habitual es que mida unos milímetros en cada una de sus tres dimensiones. En un vóxel puede haber un millón de neuronas, de acuerdo con el tamaño y la región del cerebro involucrados. Las señales que detectamos emanan de un amplio conjunto de neuronas y de su actividad en un momento determinado. Puesto que el cerebro humano contiene tantas neuronas y, por consiguiente, numerosos vóxeles, detectamos las señales de un número importante de vóxeles. Las señales, computadas, se someten a análisis estadístico. Unas ligeras diferencias en los test estadísticos pueden llevarnos a resultados muy dispares. Se impone, pues, un análisis riguroso y apropiado. Otra limitación importante de la RMf estriba en que en rarísimas ocasiones podemos establecer relaciones de causa-efecto.

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