¿Cómo funcionan los escáneres cerebrales? » Cienciahoy

Hay varios tipos diferentes de escáneres cerebrales, cada uno de los cuales proporciona 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.

Los humanos somos seres curiosos. Estamos constantemente jugando, tratando de descifrar lo que sucede dentro de todo lo que nos rodea, ¡y dentro de nosotros! Para seguir aprendiendo, hemos enviado sondas al espacio para monitorear diferentes planetas y hemos enviado 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 cuando se trata de encontrar 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 se encuentra cómodo debajo de capas de tejidos protectores, asegurado por la sólida cobertura del cráneo.

Lo más que podemos hacer para examinar esta parte intrínseca de nuestro ser es capturar su imagen pasando diferentes ondas electromagnéticas a través de ella.

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

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EEG: Electroencefalograma

registro de EEG

Tapa de registro de EEG (Crédito de la foto: Petter Kallioinen/Wikimedia commons)

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 onduladas en los gráficos.

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

Por el contrario, un EEG de línea plana significa un coma irreversible e indica que el cerebro ya no está vivo.

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Gráfico de EEG (Crédito de la foto: Chaikom/Shutterstock)

La portabilidad y la capacidad de rastrear la actividad cerebral con una precisión de milisegundos le da a EEG una ventaja sobre otras técnicas de imágenes cerebrales. Si bien puede decir con precisión Cuándo ocurre actividad, no puede decir exactamente donde la fuente de la señal se debe a su pobre resolución espacial.

fMRI: Imágenes de resonancia magnética funcional

Para comprender de dónde provienen las señales neuronales, necesitamos imágenes de resonancia magnética funcional o fMRI. A diferencia de un EEG, la resonancia magnética funcional no mide los impulsos eléctricos enviados por las neuronas, sino que registra los cambios asociados con el flujo sanguíneo en el cerebro.

resonancia magnética

Máquina de resonancia magnética que se utiliza tanto para exploraciones de resonancia magnética como de resonancia magnética funcional (Créditos de las fotos: EPSTOCK/Shutterstock)

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

Una resonancia magnética funcional se basa en la diferencia entre la propiedad magnética de la sangre oxigenada y desoxigenada para crear un mapa de la actividad neuronal del cerebro.

Todas las moléculas exhiben resonancia magnética y emiten pequeñas señales de radio a medida que se mueven. La sangre oxigenada u oxihemoglobina es diamagnética (se repelen del campo magnético). Mientras tanto, la sangre desoxigenada o desoxihemoglobina es paramagnética (los campos magnéticos los atraen débilmente).

La sangre desoxigenada provoca más perturbaciones en el campo magnético local que la sangre oxigenada, debido a su naturaleza paramagnética. Al realizar una tarea específica, la señalización neuronal aumenta en la región correspondiente del cerebro y recibe mayores niveles de sangre oxigenada.

Dado que la oxihemoglobina no interrumpe el campo magnético local, la fMRI puede captar fácilmente las señales enviadas por las neuronas. Puede identificar áreas activas del cerebro con una precisión de 5 mm.

FMRI

Escaneo fMRI que muestra regiones activas del cerebro (Crédito de la foto: OpenStax/Wikimedia commons)

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

Escaneo PET: tomografía por emisión de positrones

Una tomografía por emisión de positrones (PET) es otra técnica de imagen cerebral no invasiva. 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 conocido como radiotrazador.

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El marcador radiactivo se introduce en el cuerpo mediante una vía intravenosa (Crédito de la foto: rumruay/Shutterstock)

La fluorodesoxiglucosa (FDG) es un radiotrazador común que se usa en las exploraciones PET. Se prefiere porque el cuerpo la trata de forma similar a la glucosa disponible de forma natural que utiliza el cerebro para el metabolismo. Por ejemplo, una tomografía por emisión de positrones puede detectar tumores cerebrales usando FDG, ya que las células cerebrales cancerosas consumen glucosa más rápido que las células normales.

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

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Máquina de escaneo PET (Crédito de la foto: My Ocean Production/Shutterstock)

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 una tomografía computarizada o resonancia magnética funcional, para obtener información mejorada sobre la fisiología del cerebro.

Conclusión

La electricidad es el lenguaje universal de los cerebros y la mayoría de las técnicas de imágenes cerebrales emplean diferentes métodos para interceptar estas señales eléctricas a medida que pasan por el cerebro. ¡Estas tecnologías avanzadas de escaneo cerebral no solo ayudan en la detección de anomalías cerebrales, sino que también nos ayudan a comprender cómo las diferentes partes del cerebro interactúan entre sí y realizan tareas cotidianas sin esfuerzo!