Estudio fisiológico del cerebro

El estudio de la fisiología del cerebro requiere los esfuerzos de científicos de muchas disciplinas, como la psicología, la fisiología, la neuroanatomía, la bioquímica, la endocrinología y la histología. Las mejores conclusiones diagnósticas se obtienen cuando se comparan los resultados de experimentos que estudian el mismo problema con métodos distintos. Esta estrategia se denomina operaciones convergentes.

No ha sido hasta los años setenta aproximadamente que los investigadores han podido localizar con mayor exactitud las lesiones de pacientes vivos que habían sufrido daño cerebral. Los avances recientes en las técnicas de rayos X y en los ordenadores han conducido al desarrollo de diversos métodos para el estudio del cerebro humano en vivo.

A continuación os explicamos brevemente qué estudios se suelen realizar y cómo funcionan.

Tomografía computarizada (TC)

Fue el primer método que se desarrolló y hoy en día es el más común para obtener imágenes del cerebro.

Consiste en utilizar rayos X para visualizar el cerebro (u otras estructuras internas). Durante el procedimiento, el paciente se estira con la cabeza dentro de un cilindro. En un lado del cilindro hay un tubo de rayos X que proyecta un haz de rayos X en la cabeza de la persona. Al otro lado del cilindro hay un detector que mide la cantidad de radiactividad que atraviesa la cabeza del paciente.

El emisor y el detector se mueven automáticamente alrededor de la cabeza del paciente y se hacen muchas radiografías desde todos los ángulos. Entonces un ordenador traduce los registros que recibe del receptor en fotografías del cráneo y el cerebro. Se obtienen así reconstrucciones de imágenes cerebrales.

Imagen TC del cerebro

El principio subyacente es que la densidad de los diversos tejidos es diferente y eso hace que la absorción de la radiación de rayos X varíe y se puede apreciar, pues, el contraste entre sustancia blanca y gris, los ventrículos, etc.

Resonancia magnética (RM)

Con este método se puede obtener una representación del sistema nervioso mucho más cuidada, con una resolución espacial más alta, que con la TC.

El dispositivo se parece al de la TC pero en lugar de utilizar rayos X se utiliza un campo magnético que atraviesa la cabeza del paciente. Esto hace que las moléculas del organismo giren en una determinada orientación. Entonces se hace pasar una onda de radiofrecuencia y los núcleos de las moléculas emiten sus propias ondas de radio. Las diferentes moléculas emiten energía a frecuencias diferentes. El equipo de RM se ajusta para detectar la radiación desprendida por las moléculas de hidrógeno. Como estas moléculas están presentes en diferentes concentraciones en los diferentes tejidos (por ejemplo, sustancia blanca y gris), el ordenador utiliza esta información para obtener imágenes de secciones cerebrales en las que podemos visualizar diferentes regiones cerebrales.

Imagen RM del cerebro

A diferencia de las exploraciones de TC, que generalmente son planos horizontales, las de RM se pueden hacer en los planes sagital o frontal. También se pueden obtener imágenes en tres dimensiones.

Tomografía de emisión de positrones (TEP)

Esta otra técnica de neuroimagen permite a los investigadores determinar el nivel de actividad metabólica en diferentes lugares del cerebro, pero no permite observar la estructura cerebral con claridad.

Imagen TEP

En una versión ordinaria de TEP, la persona recibe una inyección de 2-desoxiglucosa (2-DG) radiactiva. Esta sustancia entra en las células que están más activas, ya que son las que necesitan más combustible. La 2-DG, al contrario que la glucosa, no puede ser metabolizada y se acumula en las células hasta que el isótopo radiactivo decae. A medida que pasa eso, emitiendo partículas subatómicas llamadas positrones. El equipo de TEP detecta la procedencia de las partículas y un ordenador utiliza esta información para generar una imagen de una sección del cerebro, mostrando los niveles de actividad de diferentes regiones de esta sección. Los niveles de actividad están indicados para diferentes colores.

Otro procedimiento de TEP consiste en inyectar agua radiactiva en el sistema circulatorio cerebral. Como las neuronas más activas incrementan el flujo sanguíneo, este TEP también indica los niveles de actividad de diferentes regiones.

Resonancia magnética funcional (RMf)

Recientemente se ha aplicado la tecnología de la RM en la medida de la actividad cerebral, con éxito. Esta nueva técnica produce imágenes del incremento en el flujo de oxígeno en la sangre en las áreas activas del cerebro.

Imagen RMf

Presenta diferentes ventajas sobre el TEP: no se debe inyectar nada al sujeto, proporciona información estructural y funcional en la misma imagen, puede producir imágenes tridimensionales de la actividad en el cerebro entero.

Angiografía

Este es un método de imagen utilizado frecuentemente en neurología. Ver la distribución de la sangre mostrando el recorrido de arterias y venas. Se inyecta un tinte o contraste en una arteria cerebral y entonces se hace un estudio de rayos X.

Imagen angiografía cerebral

Este método es útil para diagnosticar enfermedades relacionadas con anormalidades vasculares, pero si los vasos sanguíneos no están en su lugar normal esto puede indicar la localización de un tumor.

Registro de la actividad psicofisiológica: EEG, EMG, EOG y otros

Estas técnicas se han utilizado ampliamente en el estudio del sueño y de las emociones. En los estudios psicofisiológicos de sujetos humanos, la actividad fisiológica se registra en la superficie corporal. Veremos una medida de la actividad cerebral (EEG), dos medidas de la actividad del sistema nervioso somático (EMG, EOG) y dos medidas de la actividad del sistema nervioso autónomo (conductancia de la piel y actividad cardiovascular).

Electroencefalograma (EEG)

Es una medida continua de la actividad eléctrica del cerebro mediante electrodos grandes que se pegan generalmente en la superficie de la cabeza.

La principal ventaja no es, pues, proporcionar una visión clara de la actividad neural. Su valor se debe a que algunas ondas del EEG se asocian a estados particulares de conciencia o tipos particulares de patología cerebral, como la epilepsia.

Estudio EEG

Además, proporciona algo que las modernas técnicas de RMf o TEP no aportan y es que el EEG puede seguir la actividad neural en tiempo real. En cambio, las otras técnicas miden cambios metabólicos correlacionados con la actividad neural, no miden directamente eventos neurales.

En algunos casos, los investigadores están más interesados en las ondas EEG que acompañan ciertos acontecimientos psicológicos, como por ejemplo, la presentación de un estímulo sensorial (auditivo, visual, etc.). Estos cambios que se producen en el EEG como consecuencia de la presentación momentánea de un estímulo llaman potenciales evocados.

Electromiografía (EMG)

Mide la tensión muscular, el grado de contracción de los músculos, colocando electrodos en la superficie de la piel sobre el músculo de interés.

Estudio EMG

Electrooculografia (EOG)

Registra los movimientos de los ojos mediante electrodos situados alrededor de los ojos.

Conductancia o resistencia galvánica de la piel

Los pensamientos emocionales y las experiencias están relacionados con incrementos en la habilidad de la piel para conducir la electricidad, debido a la sudoración. Se colocan unos detectores generalmente en los dedos de las manos. Cuanto más sudoración, más conductancia y, por tanto, menos resistencia galvánica de la piel.

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