Técnica óptico estudia la actividad cerebral sin cirugía en el cráneo

Champaign, Ill. - Una herramienta de diagnóstico no invasiva que se pueden estudiar los cambios que se producen en la superficie del cerebro a causa de la actividad del cerebro ha sido desarrollado por científicos de la Universidad de Illinois. La técnica se basa en la espectroscopia de infrarrojo cercano y es más simple de usar y menos costoso que otros métodos tales como la resonancia magnética funcional y la tomografía por emisión de positrones.

"Cada vez que se activa una región del cerebro - la dirección de movimiento de un dedo, por ejemplo - la parte del cerebro utiliza más oxígeno", dijo Enrico Gratton, un profesor de física de la interfaz de usuario. "Nuestra técnica funciona mediante la medición del flujo sanguíneo y el consumo de oxígeno en el cerebro."

La técnica óptica es rápido y fácil de usar, dijo Gratton. En primer lugar, la luz emitida por los diodos láser en el infrarrojo cercano se lleva a través de fibras ópticas a la cabeza de una persona. La luz penetra en el cráneo donde se evalúa el nivel de oxígeno del cerebro y el volumen sanguíneo. La luz dispersada se recoge entonces por fibras ópticas, enviadas a los detectores y analizadas por un ordenador.

Mediante el examen de la cantidad de la luz se dispersa y cuánto se absorbe, Gratton y sus colegas en el Laboratorio de la Universidad para la fluorescencia dinámica pueden asignar porciones del cerebro y extraer información acerca de la actividad cerebral.

"Mediante la medición de la dispersión, también podemos determinar donde las neuronas están disparando", dijo Gratton. "Esto significa que podemos detectar simultáneamente ambos profusión de sangre y la actividad neuronal."

La técnica podría ser usada en muchas aplicaciones de diagnóstico, pronóstico y clínicos. "Por ejemplo, podría ser usado para encontrar hematomas en los niños, o para estudiar el flujo sanguíneo en el cerebro durante la apnea del sueño", dijo Gratton. "También podría ser usado para monitorear la recuperación de pacientes con accidente cerebrovascular en un día, o incluso cada hora, base - algo que sería poco práctico que ver con MRI."

Para validar la técnica, Gratton y Vladislav Toronov, un investigador asociado postdoctoral en el Instituto Beckman de la Universidad de Ciencia y Tecnología Avanzada, las concentraciones de oxígeno de la hemoglobina en comparación en el cerebro obtenidas simultáneamente por espectroscopia de infrarrojo cercano y por resonancia magnética funcional - el "estándar de oro" actual en los estudios cerebrales.

"Ambos métodos se utilizan para generar mapas funcionales de la corteza motora en el cerebro durante una secuencia periódica de estimulación por movimiento de los dedos y el resto", dijo Gratton. "Hemos demostrado congruencia espacial entre la señal de la hemoglobina y la señal de la RM en la corteza motora relacionada con el movimiento del dedo."

Los investigadores también demostraron la función de proximidad entre los niveles de oxígeno de la hemoglobina y los cambios en la dispersión debido a las actividades cerebrales. "Al tener un voluntario mover diferentes dedos, podríamos ver un aumento en la perfusión en diferentes áreas del cerebro", dijo Gratton. "Los cambios en la dispersión asociados a señales neuronales rápidos vinieron de exactamente los mismos lugares."