Imagen de resonancia magnética funcional

los imagen de resonancia magnética funcional (fMRI) es un método de tomografía por resonancia magnética para la representación visual de cambios fisiológicos en el cuerpo. Se basa en los principios físicos de la resonancia magnética nuclear. En el sentido más estricto, el término se usa en relación con el examen de áreas activadas del cerebro.

¿Qué es la resonancia magnética funcional?

Con la resonancia magnética clásica, se muestran imágenes estáticas de los órganos y tejidos correspondientes, mientras que la resonancia magnética funcional muestra cambios en la actividad del cerebro a través de imágenes tridimensionales cuando se llevan a cabo ciertas actividades.

Sobre la base de la tomografía por resonancia magnética (MRT), el físico Kenneth Kwong desarrolló la tomografía por resonancia magnética funcional (fMRI) para la representación visual de los cambios en la actividad en las diversas áreas del cerebro. Este método mide los cambios en el flujo sanguíneo cerebral que están relacionados con cambios en la actividad en las áreas correspondientes del cerebro a través del acoplamiento neurovascular.

Este método utiliza el entorno químico diferente de los núcleos de hidrógeno medidos en la hemoglobina de sangre pobre en oxígeno y rica en oxígeno. La hemoglobina oxigenada (oxihemoglobina) es diamagnética, mientras que la hemoglobina libre de oxígeno (desoxihemoglobina) tiene propiedades paramagnéticas. Las diferencias en las propiedades magnéticas de la sangre también se conocen como efecto BOLD (efecto dependiente del nivel de oxigenación de la sangre). Los procesos funcionales en el cerebro se registran en forma de una serie de imágenes seccionales.

De esta manera, los cambios en la actividad en las áreas individuales del cerebro se pueden examinar a través de tareas específicas en el sujeto de prueba. Este método se utiliza inicialmente para la investigación básica para comparar patrones de actividad en personas sanas de control con las actividades cerebrales de personas con trastornos mentales. Sin embargo, en un sentido más amplio, el término tomografía por resonancia magnética funcional también incluye la tomografía por resonancia magnética cinemática, que describe la representación en movimiento de varios órganos.

Función, efecto y objetivos

La resonancia magnética funcional es un desarrollo posterior de la resonancia magnética (MRT). Con la resonancia magnética clásica, se muestran imágenes estáticas de los órganos y tejidos correspondientes, mientras que la resonancia magnética funcional muestra cambios en la actividad del cerebro a través de imágenes tridimensionales cuando se llevan a cabo ciertas actividades.

Con la ayuda de este procedimiento no invasivo, el cerebro se puede observar en diferentes situaciones. Al igual que con la resonancia magnética clásica, la base física de la medición se basa inicialmente en la resonancia magnética nuclear. Al aplicar un campo magnético estático, los espines de los protones de la hemoglobina se alinean longitudinalmente. Un campo alterno de alta frecuencia aplicado transversalmente a esta dirección de magnetización asegura la desviación transversal de la magnetización al campo estático hasta la resonancia (frecuencia de Lamor). Si el campo de alta frecuencia se apaga, toma un cierto tiempo mientras se libera energía hasta que la magnetización se vuelve a alinear a lo largo del campo estático.

Se mide este tiempo de relajación. En fMRI, se explota el hecho de que la desoxihemoglobina y la oxihemoglobina se magnetizan de manera diferente. Esto da como resultado diferentes valores medidos para ambas formas, que se pueden atribuir a la influencia del oxígeno. Sin embargo, dado que la proporción de oxihemoglobina a desoxihemoglobina cambia constantemente durante los procesos fisiológicos en el cerebro, se llevan a cabo grabaciones en serie como parte de la fMRI, que registra los cambios en todo momento. De esta manera, las actividades de las células nerviosas se pueden mostrar con precisión milimétrica en una ventana de tiempo de unos pocos segundos. La ubicación de la actividad neuronal se determina experimentalmente midiendo la señal de resonancia magnética en dos puntos diferentes en el tiempo.

Primero, la medición tiene lugar en estado de reposo y luego en estado excitado. Luego, la comparación de las grabaciones se lleva a cabo en un procedimiento de prueba estadística y las diferencias estadísticamente significativas se asignan espacialmente. Con fines experimentales, el estímulo se puede presentar a la persona de prueba varias veces. Esto generalmente significa que una tarea se repite muchas veces. Las diferencias de la comparación de los datos de la fase de estímulo con los resultados de la medición de la fase de reposo se calculan y luego se representan gráficamente. Con este procedimiento fue posible determinar qué áreas del cerebro están activas en qué actividad. Además, se podrían determinar las diferencias entre ciertas áreas del cerebro en enfermedades psicológicas y cerebros sanos.

Además de la investigación básica, que proporciona importantes conocimientos sobre el diagnóstico de enfermedades psicológicas, el método también se utiliza directamente en la práctica clínica. El área clínica principal de aplicación de fMRI es la localización de áreas del cerebro relevantes para el lenguaje cuando se preparan operaciones para tumores cerebrales. Esto es para asegurar que esta área se salve en gran medida durante la operación. Otras áreas clínicas de aplicación de la resonancia magnética funcional se relacionan con la evaluación de pacientes con alteración de la conciencia, como coma, estado vegetativo o MCS (estado mínimo de conciencia).

Riesgos, efectos secundarios y peligros

A pesar del gran éxito de la tomografía por resonancia magnética funcional, este método también debe considerarse críticamente en términos de su valor informativo. Fue posible determinar las conexiones esenciales entre ciertas actividades y la activación de las áreas cerebrales correspondientes. La importancia de ciertas áreas del cerebro para las enfermedades psicológicas también se ha vuelto más clara.

Sin embargo, aquí solo se miden los cambios en la concentración de oxígeno de la hemoglobina. Debido a que estos procesos pueden localizarse en ciertas áreas del cerebro, se supone que estas áreas del cerebro también se activan debido al acoplamiento neurovascular. Por tanto, el cerebro no se puede observar directamente mientras se piensa. Debe tenerse en cuenta que el cambio en el flujo sanguíneo ocurre solo después de un período de latencia de unos segundos después de la actividad neuronal. Por lo tanto, una asignación directa a veces es difícil. La ventaja de la resonancia magnética funcional sobre otros métodos de examen neurológico no invasivo es la localización espacial mucho mejor de las actividades.

Sin embargo, la resolución temporal es mucho menor. La determinación indirecta de las actividades neuronales a través de las mediciones del flujo sanguíneo y la oxigenación de la hemoglobina también crea una cierta incertidumbre. Se asume un período de latencia de más de cuatro segundos. Queda por investigar si se pueden asumir actividades neuronales confiables con estímulos más cortos. Sin embargo, también existen límites de aplicación técnica de la tomografía por resonancia magnética funcional, que se basan, entre otras cosas, en el hecho de que el efecto BOLD no solo lo generan los vasos sanguíneos, sino también el tejido celular adyacente a los vasos.