El texto “Métodos de imagen en el estudio de la actividad cognitiva” (2003), de Harmony y Fernández, resumen las principales técnicas disponibles para visualizar y graficar la actividad neural del cerebro.
Los autores dividen su documento de la siguiente manera: métodos funcionales, métodos para el análisis de la estructura, fusión de imágenes, y resultados obtenidos con TEP, IRMf y TEFU en el estudio de la actividad cognitiva. Por su naturaleza, este un texto científico, sin espacio para la opinión personal de los autores.
Conceptos más relevantes
De acuerdo con Harmony y Fernández “los métodos funcionales de imagen, o mapeo cerebral, tienen como objeto la localización de las estructuras que participan en diferentes procesos durante la realización de una tarea” (p. 395).
Conceptos más relevantes
De acuerdo con Harmony y Fernández “los métodos funcionales de imagen, o mapeo cerebral, tienen como objeto la localización de las estructuras que participan en diferentes procesos durante la realización de una tarea” (p. 395).
Sin embargo, los autores advierten desde las primeras líneas de su escrito que hasta el momento se desconocen los procesos neutrales específicos subyacentes a las funciones cognitivas. “Esa es la razón que fundamenta la aplicación de los métodos de imagen al estudio de la actividad cognitiva. Tratar de conocer cuáles son las bases neurológicas de la conducta es el objetivo fundamental de estas técnicas”, mencionan (p. 396).
Para esto existen dos grandes áreas. Están los Métodos funcionales y los Métodos para análisis de la estructura. Resumiré ambos a continuación.
Métodos para análisis de la estructura: Tomografía computarizada (Premio Nobel 1979 para Housfield y Cormack) o por Imágenes por Resonancia Magnética (IRM). Por lo general se realizan cortes axiales, es decir, cortes paralelos a la base del cráneo y a partir de esta información se pueden reconstruir, por medio de la computadora, los cortes coronarles (perpendiculares a los axiales), y salivales; en el cráneo, los primeros también se pueden hacer directamente (p. 396).
Para esto existen dos grandes áreas. Están los Métodos funcionales y los Métodos para análisis de la estructura. Resumiré ambos a continuación.
Métodos para análisis de la estructura: Tomografía computarizada (Premio Nobel 1979 para Housfield y Cormack) o por Imágenes por Resonancia Magnética (IRM). Por lo general se realizan cortes axiales, es decir, cortes paralelos a la base del cráneo y a partir de esta información se pueden reconstruir, por medio de la computadora, los cortes coronarles (perpendiculares a los axiales), y salivales; en el cráneo, los primeros también se pueden hacer directamente (p. 396).
La IRM usa una señal generada por imanes poderosos, modulada por secuencias de pulsos de radiofrecuencia; dependiendo de éstas se obtienen diferentes tipos de imagen. Los métodos de imagen computadorizada representan a cada imagen como una matriz de puntos; cada punto es un corte se llama pixel, si estos puntos representan un volumen en tercera dimensión se denominan voxeles. Mientras mayor número de pixeles o volees existan en una matriz, mayor será su resolución espacial (p. 397).
Métodos funcionales. Existen básicamente dos tipos, según los autores:
- Los que se basan en el cambio en el flujo sanguíneo cerebral regional
- Los que se basan en el estudio de la actividad electromagnética cerebral
Entre los que miden el flujo cerebral se encuentran la Tomografía por Emisión de Positrones (TEP), la Tomografía por Emisión de Fotón Único (TEFU) y las Imágenes por Resonancia Magnética Funcional (IRMf).
TEP: se inyecta un isótopo radioactivo, es una autorradiografía. Por medio de la TEP se pueden hacer estudios en animales vivos, incluso en humanos, y es posible efectuar la medición de flujo sanguíneo cerebral, volumen, sanguíneo, metabolismo de glucosa y oxígeno, metabolismo de algunos neurotransmisores marcados y de algunos receptores neuronales a psicofármacos (p. 398).
Métodos funcionales. Existen básicamente dos tipos, según los autores:
- Los que se basan en el cambio en el flujo sanguíneo cerebral regional
- Los que se basan en el estudio de la actividad electromagnética cerebral
Entre los que miden el flujo cerebral se encuentran la Tomografía por Emisión de Positrones (TEP), la Tomografía por Emisión de Fotón Único (TEFU) y las Imágenes por Resonancia Magnética Funcional (IRMf).
TEP: se inyecta un isótopo radioactivo, es una autorradiografía. Por medio de la TEP se pueden hacer estudios en animales vivos, incluso en humanos, y es posible efectuar la medición de flujo sanguíneo cerebral, volumen, sanguíneo, metabolismo de glucosa y oxígeno, metabolismo de algunos neurotransmisores marcados y de algunos receptores neuronales a psicofármacos (p. 398).
“Un aumento de la actividad neuronal se acompaña de un incremento del flujo sanguíneo local, por tanto, al inyectarse una sustancia radiactiva la medición de ésta se verá incrementada en aquellas regiones activadas funcionalmente”, afirman los autores.
Lo que se mide es el cambio en el flujo sanguíneo durante una situación experimental respecto a una situación control, para lo cual se usa el método de sustracción: a la condición experimental se le resta la condición control y las áreas que se mantienen con mayor flujo en la condición experimental son las que se consideran como “activadas” selectivamente en esa tarea.
Las IRMf constituyen un método reciente. Desde hace varios años se sabía que los cambios de flujo sanguíneo estaban relacionados con un incremento en la actividad neuronal, lo cual se relacionaba de manera directa con un aumento en el consumo de la glucosa pero no del oxígeno, indican Harmony y Fernández.
Las IRMf constituyen un método reciente. Desde hace varios años se sabía que los cambios de flujo sanguíneo estaban relacionados con un incremento en la actividad neuronal, lo cual se relacionaba de manera directa con un aumento en el consumo de la glucosa pero no del oxígeno, indican Harmony y Fernández.
“Parece que cuando existen necesidades energéticas debido a un aumento transitorio de la actividad neuronal (por ejemplo, la que subyace a cambios en la conducta) el cerebro normal utiliza un metabolismo anaerobio; por tanto, un incremento del flujo sanguíneo regional, sin suministro de oxígeno trae consigo un aumento en el oxígeno de la sangra venosa en la cual drena la región actividad” (p. 400).
Los cambios en la oxigenación de la hemoglobina afectan sus propiedades magnéticas de tal modo que puede detectarse dicho cambio por medio de las IRMf; la oxigenación, entonces, funcionará como una sustancia endógena marcada, sintetizan. En cualquier caso, tanto las TEP como las IRMf requieren que el sujeto esté inmóvil.
A juicio de los redactores del texto, la técnica IRMf es superior a la TEP porque: 1) no requiere inyección de sustancias, 2) se puede realizar en cualquier equipo de IRM de mas de 1 Tesla, 3) tiene mejor resolución especial y temporal, 4) es posible repetir los controles y las condiciones experimentales carias veces puesto que no se haya inyectado un isótopo radioactivo que tiene un tiempo de vida determinado.
TEFU: tomografía computarizada que produce cortes axiales. Se introduce un radiofármaco y lo que se observa es el depósito de éste en cada corte del cerebro; para observarlo, el aparato tiene detectores muy sensibles a la radiación. Los elementos radiactivos más utilizados son el tecnecio-99m y el yodo-125; el primero es el más usado. La TEFU se usa para el diagnóstico temprano del infarto cerebral y, en general, de las esquemas cerebrales.
Los métodos de imagen que analizan la estructura cerebral tienen una gran resolución espacial, pero pobre resolución temporal.
A juicio de los redactores del texto, la técnica IRMf es superior a la TEP porque: 1) no requiere inyección de sustancias, 2) se puede realizar en cualquier equipo de IRM de mas de 1 Tesla, 3) tiene mejor resolución especial y temporal, 4) es posible repetir los controles y las condiciones experimentales carias veces puesto que no se haya inyectado un isótopo radioactivo que tiene un tiempo de vida determinado.
TEFU: tomografía computarizada que produce cortes axiales. Se introduce un radiofármaco y lo que se observa es el depósito de éste en cada corte del cerebro; para observarlo, el aparato tiene detectores muy sensibles a la radiación. Los elementos radiactivos más utilizados son el tecnecio-99m y el yodo-125; el primero es el más usado. La TEFU se usa para el diagnóstico temprano del infarto cerebral y, en general, de las esquemas cerebrales.
Los métodos de imagen que analizan la estructura cerebral tienen una gran resolución espacial, pero pobre resolución temporal.
También es el caso de los métodos funcionales (TEP, TEFU, IRMf) la resolución espacial puede ser buena pero la resolución temporal es limitada pues las variaciones en el flujo se observan en el orden de los segundos y, hasta ahora, noes posible acortar estos tiempo, por lo que no se pueden analizar las secuencias en el procesamiento de la información.
“En cambio, los métodos de mapeo que miden directamente la actividad electromagnética cebra, que refleja cambios en la actividad sinóptica, tiene una resolución temporal del orden de los milisegundos, pues la señal se recoge directamente con electrodos del cuero cabelludo” (pp. 399-400)
Fusión de imágenes. En general, los mapas en el dominio del tiempo se hacen en dos dimensiones, como una superficie plana; sin embargo, es posible manera en are dimensiones (3D) y utilizar la IRM del individuo para reconstruir un mapa que sea específico de cada sujeto (p. 407).
La precisión de los métodos para el cálculo de las fuentes depende de varios factores, señalan: 1) El modelo de la cabeza, 2) la cantidad y distribución de los electrodos, 3) La relación señal/ruido del EEG o del MEG, 4) Localización de la fuente, 5) Procedimientos que minimizan el error.
Resultados obtenidos con TEP, IRMf y TEFU en el estudio de la actividad cognitiva
Se debe considerar que al emplear estos métodos, sigue el texto, la determinación de las localizaciones de las redes neutrales que participan en diferentes funciones es más veraz que las conclusiones basadas en el efecto de lesiones.
Fusión de imágenes. En general, los mapas en el dominio del tiempo se hacen en dos dimensiones, como una superficie plana; sin embargo, es posible manera en are dimensiones (3D) y utilizar la IRM del individuo para reconstruir un mapa que sea específico de cada sujeto (p. 407).
La precisión de los métodos para el cálculo de las fuentes depende de varios factores, señalan: 1) El modelo de la cabeza, 2) la cantidad y distribución de los electrodos, 3) La relación señal/ruido del EEG o del MEG, 4) Localización de la fuente, 5) Procedimientos que minimizan el error.
Resultados obtenidos con TEP, IRMf y TEFU en el estudio de la actividad cognitiva
Se debe considerar que al emplear estos métodos, sigue el texto, la determinación de las localizaciones de las redes neutrales que participan en diferentes funciones es más veraz que las conclusiones basadas en el efecto de lesiones.
“En presencia de éstas se sabe que los mecanismos de plasticidad pueden afectar los resultados” (p. 407). Seguidamente, mencionan qué tipo de resultados se han obtenido tres áreas de funcionamiento cognitiva.
Atención. Según Harmony y Fernández, no es posible especificar un sistema completo de atención en el cerebro, pero algo se sabe sobre las redes neuronales que llevan a cabo tres de las funciones más importantes en la atención: 1) la orientación hacia un estímulo; 2) la detección de eventos, ya sea sensoriales o que provienen de la memoria y 3) el mantenimiento del estado de alerta. La atención puede ser sostenida o selectiva, agregan.
Atención. Según Harmony y Fernández, no es posible especificar un sistema completo de atención en el cerebro, pero algo se sabe sobre las redes neuronales que llevan a cabo tres de las funciones más importantes en la atención: 1) la orientación hacia un estímulo; 2) la detección de eventos, ya sea sensoriales o que provienen de la memoria y 3) el mantenimiento del estado de alerta. La atención puede ser sostenida o selectiva, agregan.
En la sostenida se activan las región frontales y parietales derechas. “En la atención selectiva la región que se activa es la corteza cinglada anterior que, de acuerdo con Posner, es en donde se realizan funciones ejecutivas de discriminación y selección de un blanco, pues todas las tareas que la activan tiene la característica de que se selecciona un estímulo ‘blanco’” (p. 409).
Lenguaje. Los resultados son muy disimiles entre experimentos. Algunos dicen que la presentación de la palabra y seudo palabra produce la activación ventral de la región occipotemporal izquierda, mientras que otros han observado activación bilateral temporal y occipital, por lo cual no se ha llegado a una conclusión defectiva.
Lenguaje. Los resultados son muy disimiles entre experimentos. Algunos dicen que la presentación de la palabra y seudo palabra produce la activación ventral de la región occipotemporal izquierda, mientras que otros han observado activación bilateral temporal y occipital, por lo cual no se ha llegado a una conclusión defectiva.
“El efecto de la práctica reduce de manera significativa la activación de las áreas. Esto se relaciona con dos tipos de procesos cognitivos: los automáticos o inconscientes y los controlados o conscientes. Se supone que cuando se requiere de una respuesta consciente es necesaria la participación de gran cantidad de estructural, pero que la práctica lleva a mejorar la eficiencia, lográndose los mismos resultados con mucho menor esfuerzo” (p. 410).
Memoria. Se entiende a la memoria como múltiples sistemas que difieren en sus características conductuales y cognitivas así como en las reglas de su operación. Cada forma de memoria depende de un sistema de estructuras y mecanismos independientes, pero que pueden superponerse. Con las TEFU se han obtenido resultados disímiles. El TEFU tiene atraso con respecto a la TEP y la IRMf.
Conclusión
Considero que este texto es muy rico para aquellas personas que desean conocer los aspectos esenciales de mapeo cerebral por imágenes. Sin embargo, como el mismo texto lo dice, hay una brecha considerable entre la respresentación de la actividad mediante diversos aparatos y la certeza de que esa graficación en efecto nos permite conocer a detalle nuestros procesos de cognición, en especial porque cada persona realiza sus procesos neuronales de forma diferenciada.
Referencia
Harmony, T. y Fernández, A. (2003). Métodos de imagen en el estudio de la actividad cognitiva. En Álvarez, V.M. y Gumá, E. (Eds.), Texto de neurociencias cognitivas (pp. 395-412). México: UNAM.
Memoria. Se entiende a la memoria como múltiples sistemas que difieren en sus características conductuales y cognitivas así como en las reglas de su operación. Cada forma de memoria depende de un sistema de estructuras y mecanismos independientes, pero que pueden superponerse. Con las TEFU se han obtenido resultados disímiles. El TEFU tiene atraso con respecto a la TEP y la IRMf.
Conclusión
Considero que este texto es muy rico para aquellas personas que desean conocer los aspectos esenciales de mapeo cerebral por imágenes. Sin embargo, como el mismo texto lo dice, hay una brecha considerable entre la respresentación de la actividad mediante diversos aparatos y la certeza de que esa graficación en efecto nos permite conocer a detalle nuestros procesos de cognición, en especial porque cada persona realiza sus procesos neuronales de forma diferenciada.
Referencia
Harmony, T. y Fernández, A. (2003). Métodos de imagen en el estudio de la actividad cognitiva. En Álvarez, V.M. y Gumá, E. (Eds.), Texto de neurociencias cognitivas (pp. 395-412). México: UNAM.
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