Vea cómo el cerebro se tambalea con cada latido del corazón en nuevos e increíbles vídeos
Nuevos vídeos increíblemente detallados captan cómo el cerebro se agita dentro del cráneo cuando la sangre y otros fluidos fluyen a través del órgano calcáreo.
En dos nuevos estudios, publicados el 5 de mayo en las revistas Brain Multiphysics y Magnetic Resonance in Medicine, los científicos emplearon una técnica de escaneo cerebral que suele utilizarse para capturar imágenes estáticas en 2D de los órganos para crear, en cambio, vídeos en 3D del cerebro en movimiento en tiempo real. El tejido cerebral puede verse palpitando en reacción a la sangre que corre por sus vasos sanguíneos y al líquido cefalorraquídeo (LCR), un líquido transparente que transporta nutrientes y amortigua el cerebro, que fluye dentro y alrededor de los espacios huecos del órgano.
Los nuevos vídeos "amplifican" este movimiento en el cerebro, exagerando el movimiento para que pueda ser analizado fácilmente. Por este motivo, la nueva técnica se denomina "resonancia magnética amplificada en 3D", o aMRI en 3D.
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¿Es un "latido fetal" realmente un latido a las 6 semanas?
"Realmente, se trata de un movimiento muy pequeño", normalmente entre 0,002 pulgadas y 0,015 pulgadas (entre 50 y 400 micrómetros) como máximo, en cuanto a lo que se deforma el tejido, dijo Mehmet Kurt, profesor adjunto del Departamento de Ingeniería Mecánica del Instituto Tecnológico Stevens de Nueva Jersey, profesor adjunto de la Escuela de Medicina Icahn del Monte Sinaí de Nueva York y coautor de ambos estudios.
Hacer que los movimientos aparezcan unas 25 veces más grandes permitió a los investigadores evaluar ese movimiento con mayor detalle, siguiendo su dirección y amplitud con precisión.
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La nueva técnica de escaneo podría resultar útil algún día para el diagnóstico y el tratamiento de enfermedades en las que se bloquea el flujo de fluidos a través del cerebro. Una de estas enfermedades es la hidrocefalia, en la que se acumula un exceso de líquido en las cavidades del cerebro, explica Samantha Holdsworth, profesora titular de la Universidad de Auckland (Nueva Zelanda), directora de investigación de Mātai, un centro de investigación neozelandés especializado en imágenes médicas, y coautora de ambos estudios.
"Tenemos mucho trabajo que hacer para demostrar realmente su aplicación clínica... pero esa es la naturaleza de toda nueva tecnología", dijo. "Sólo estamos en los inicios de lo que se puede conseguir".
Capturar el cerebro en movimiento
Para crear la nueva técnica de escaneo, el equipo comenzó con la IRM básica, que utiliza imanes potentes para aplicar un campo magnético al cuerpo. En respuesta, los núcleos de hidrógeno de las moléculas de agua del cuerpo se alinean con este campo magnético.
A continuación, el escáner libera una corriente de radiofrecuencia que estimula los núcleos de hidrógeno, lo que provoca su desalineación. Cuando la corriente de radiofrecuencia se apaga, todos los núcleos vuelven a su posición, pero lo hacen a diferentes velocidades dependiendo del tipo de tejido que los rodea. Cada núcleo emite una señal de radio cuando vuelve a alinearse, y la máquina recoge esta señal y la utiliza para crear una imagen.
Al aplicar múltiples campos magnéticos al cuerpo, la resonancia magnética también puede utilizarse para crear imágenes en 3D, que pueden verse desde múltiples ángulos, según informó anteriormente Live Science.
En 2016, Holdsworth y sus colegas se basaron en esta tecnología de resonancia magnética para crear aMRI. En esencia, el método consiste en coser una serie de imágenes de resonancia magnética capturadas en momentos consecutivos para crear una película corta, al tiempo que se amplifican los sutiles movimientos captados en cada fotograma, escribió el equipo en un informe de 2016 en Magnetic Resonance in Medicine.
Sin embargo, al principio, la RMNa sólo podía utilizarse para seguir el movimiento dentro de un solo plano, por ejemplo, visto desde un lado o desde la parte superior del cerebro, pero no desde varios ángulos a la vez, explica Holdsworth. Ahora, han ampliado la técnica para captar tres dimensiones simultáneamente.
"Una versión 2D de esto era incompleta, desde una perspectiva biomecánica; era una expresión incompleta de lo que estaba sucediendo", dijo Kurt. "Podría ser crucial desde una perspectiva de diagnóstico" poder evaluar el movimiento desde todos los ángulos, dijo.
También pueden utilizarse otras técnicas de IRM para rastrear el movimiento en el cerebro: la codificación de desplazamiento con ecos estimulados (DENSE) y la IRM de contraste de fase, explicó Holdsworth. Sin embargo, "la ventaja de la resonancia magnética amplificada es que se puede ver el movimiento en relación con la anatomía subyacente, que es esta anatomía realmente exquisita", dijo. Mientras que los otros métodos capturan una imagen algo más borrosa del cerebro con una resolución temporal más pobre, la RMNa 3D puede producir imágenes en tiempo real del cerebro con una impresionante resolución espacial de 0,00007 pulgadas cúbicas (1,2 milímetros cúbicos).
Los investigadores utilizan ahora su técnica para estudiar la malformación de Chiari I (CM-I), una afección en la que parte del cerebro empuja hacia abajo a través del agujero de la base del cráneo por el que pasa la médula espinal. En colaboración con el Monte Sinaí, Kurt también está estudiando la hidrocefalia en bebés recién nacidos, escaneando sus cerebros antes y después de la cirugía correctiva. Además, está utilizando una versión modificada del método de escaneo, llamada aFlow, para estudiar los aneurismas, donde la pared de una arteria se debilita y sobresale. Según Kurt, la monitorización de los distintos cambios en el flujo sanguíneo puede ayudar a los médicos a predecir cuándo puede romperse un aneurisma
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En Nueva Zelanda, Holdsworth está escaneando los cerebros de pacientes con conmociones cerebrales, para ver si surgen patrones comunes en el modo en que el líquido fluye por sus cerebros tras las lesiones. Su grupo también tiene previsto estudiar si la RMNa podría utilizarse para medir indirectamente la presión en el cerebro, ya que actualmente la medición directa requiere la perforación de un pequeño agujero en el cráneo, dijo Holdsworth.
La presión en el cerebro puede aumentar por muchas razones, como lesiones traumáticas, tumores, infecciones y aneurismas; y en las personas con una condición llamada hipertensión intracraneal idiopática, se desconoce la causa exacta de la acumulación de presión, pero puede desencadenar síntomas similares a los de un tumor cerebral, según el Cedars-Sinai.
"Hay muchas preguntas que responder", dijo Kurt. "Las oportunidades son realmente infinitas".
