El avance que presenta esta semana la revista Nature es de los que cambian el modo en que se hace investigación sobre el cerebro. Hasta ahora, la posibilidad de hacer un escáner cerebral para analizar la actividad de una persona estaba limitado por un factor: durante la magnetoencefalografía (MEG) ni durante la resonancia magnética funcional el paciente debe estar absolutamente quieto para no distorsionar los resultados. Esta limitación impedía realizar pruebas diagnósticas y de investigación en colectivos tan sensibles como los niños, las personas con autismo o con problemas de movilidad, como los pacientes con párkinson.

Diferencia del sistema actual con el dispositivo portátil

El equipo de Matthew Brookes acaba de presentar un dispositivo que permite realizar encefalografías de forma portátil, es decir, mientras el sujeto tiene cierto grado de libertad de movimientos. Hasta ahora, estas pruebas se realizaban en unas enormes máquinas en las que el sujeto introduce la cabeza y que recuerdan a un gigantesco secador de peluquería. Con el sistema de Brookes basta un caso ligero y una máscara impresa en 3D para poder registrar la actividad de las neuronas con una gran precisión espacial y temporal, que es la principal ventaja de la MEG. El prototipo ofrece resultados una resolución de un milisegundo equiparables a los del equipo estático y lo hace mientras el sujeto sacude la cabeza, toma una taza de té o juega con una raqueta y una pelota.

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La idea de crear sistemas de imagen cerebral portátiles no es nueva. En encefalografía (EEG) se pueden medir las señales eléctricas del cerebro incluso mientras practican ‘puenting’, pero este sistema, a diferencia de los otros, no ofrece resolución espacial, es decir, no sabemos dónde tiene lugar esa actividad cerebral como si hace la MEG. También se han desarrollado sistemas portátiles de espectroscopia funcional del infrarrojo cercano (fNIRS), que mide los niveles de oxígeno en la sangre a partir de la luz y detecta las zonas que aumentan el riego durante determinadas tareas, pero, al igual que la resonancia magnética funcional - la actividad se detecta con retraso y no al instante, como con la MEG.

Aspecto del dispositivo portátil de magnetoencefalografía

La magnetoencefalografía se basa en la detección de los pequeños campos eléctricos que generan las corrientes eléctricas de las neuronas. Las máquinas que se usaban hasta ahora son tan grandes porque se necesitan materiales superconductores enfriados con helio líquido para que funcionen los detectores ultrasensibles del sistema. Por eso, también, si la persona se mueve unos milímetros arruina el intento de medir su actividad cerebral. El equipo de Brookes, en cambio, ha buscado una alternativa: en lugar de usar superconductores, se basa en diminutos tubos de cristal con rubidio vaporizado en su interior. Cuando los pequeños pulsos de láser del sistema atraviesan ese vapor, la variación de la luz aporta los datos que sirven para medir las variaciones del campo magnético, a modo de magnetómetros ópticos que dibujan la actividad cerebral.

Los autores han tenido que idear una forma de contrarrestar los efectos del campo magnético de la Tierra

Por otro lado, y para dar una idea del nivel de precisión del sistema, los autores también han tenido que idear una forma de contrarrestar los efectos del campo magnético de la Tierra sobre los resultados, por lo que han colocado sendas bobinas a ambos lados de la máscara. Esta circunstancia hace que, de momento, el movimiento de los sujetos está limitado a un cubo invisible de 20x40 cm en cada cara, aunque los autores planean colocar las bobinas en las paredes de una habitación para ampliar significativamente la capacidad del movimiento. Otro de los obstáculos es el coste, pues cada uno de los 13 magneticemos cuánticos valen unos 7.000 dólares, pero los investigadores creen que podrá abaratarse en el futuro y que tendrá una gran utilidad para investigar la actividad cerebral de personas que hasta ahora eran muy difíciles de examinar inmovilizados.

Referencia: Moving magnetoencephalography towards real-world applications with a wearable system (Nature) DOI 10.1038/nature26147