LA MAGNETOENCEFALOGRAFÍA (MEG)

Biomagnetismo

Se entiende por biomagnetismo los campos magnéticos generados por los sistemas biológicos (flujos de corrientes neuronales y fibras musculares). Cumplen los mismos principios de análisis y cálculo que los producidos por una corriente eléctrica que circula por un conductor lineal. Estos principios hacen referencia a la orientación perpendicular del campo con respecto a la dirección del flujo eléctrico y a la generación de un campo dipolar, cuya magnitud depende de la intensidad de la corriente que lo produce (entre 50 y 500 fT en el caso de las señales neuromagnéticas), y es inversamente proporcional al cuadrado de la distancia del generador.

Por otra parte, los campos magnéticos producidos por los tejidos biológicos atraviesan, sin obstáculos ni distorsiones, las diferentes estructuras circundantes debido a que las sustancias no magnéticas presentan una permeabilidad similar a la del aire, cuyo valor es uno. Esta circunstancia establece una característica diferencial de primera magnitud con respecto a los registros de campo eléctrico (EEG, EMG, etc.) que encuentran diferencias significativas debido a la no homogeneidad de la resistencia eléctrica en los diferentes tejidos e introduce factores de variabilidad de la señal que pueden ser superiores a treinta. Como consecuencia, se producen errores significativos al estimar la fuente de la señal, ya que ésta tiende a propagarse por las líneas de menor resistencia.

En los tejidos biológicos, podemos determinar con precisión el origen de la señal, teniendo en cuenta que los campos magné- ticos generados permiten configurar, por los extremos del campo, un dipolo equivalente de corriente definido por tres parámetros espaciales, uno de intensidad y otro de dirección obtenido según la regla de Ampère (o de la mano derecha). Así, es posible identificar fuentes más alejadas ya que su señal no habrá sufrido distorsiones. En este sentido, si se conocen la fuente primaria y la conductividad se puede calcular el campo magnético resultante mediante las ecuaciones de Maxwell. A esta circunstancia nos referiremos, en adelante, como ‘problema anterógrado’. Si, por otro lado, son conocidos los campos magnéticos resultantes, pero no conocemos la fuente origen, nos referiremos a esta situación como ‘problema inverso’.

(MEG) ¿Qué es? ¿Qué mide?

Magnetoencefalografía (MEG) es una técnica no invasiva para medir campos magnéticos generados por pequeñas corrientes eléctricas intracelular en las neuronas del cerebro. Así la MEG proporciona información directa sobre la dinámica de la actividad evocada y espontánea neural y la localización de sus fuentes en el cerebro.

MEG y EEG están estrechamente relacionados, la última detección de los potenciales eléctricos generados por las corrientes neuronales en lugar de los campos magnéticos correspondientes. Sin embargo, resulta que la tarea de inferir los sitios de activación cerebral es a menudo más sencillo de MEG que de EEG. Esto es debido a las propiedades eléctricas y magnéticas de los tejidos en el cráneo y también al hecho de que el MEG es selectivamente sensible a las corrientes que fluyen tangenciales al cuero cabelludo, que corresponden a activaciones de surcos. Por otra parte, la interpretación de EEG a menudo se complica por la presencia simultánea de fuentes tanto de surcos y circunvoluciones, este último correspondiente a las corrientes radiales.

¿Cómo funciona? ¿Qué equipo se necesita?

Mediciones de MEG se realizan externamente, utilizando un dispositivo extremadamente sensible llamado dispositivo superconductor de interferencia cuántica (SQUID). El SQUID es un detector de ruido muy bajo de campos magnéticos, que convierte el flujo magnético enhebrar una bobina de recogida en la detección de tensión permitiendo de señales débiles neuromagneticas. Desde el SQUID se basa en fenómenos físicos que se encuentran en superconductoras que requieren temperaturas criogénicas para la operación. En un moderno dispositivo de MEG, un conjunto de más de 300 CALAMARES está contenido en un casco en forma de líquido recipiente que contiene helio llamado dewar, lo que permite mediciones simultáneas en varios puntos en la cabeza. El sistema de MEG se opera en una habitación blindada que minimiza la interferencia de perturbaciones externas magnéticos, incluyendo el campo magnético de la Tierra, el ruido exagerado por equipamiento eléctrico, señales de radiofrecuencia, y los campos magnéticos de baja frecuencia producidos por objetos en movimiento magnéticos como los ascensores, automóviles y trenes.

¿Qué significan los datos parece? ¿Cómo se extrae la información?

Presentación de los datos del sensor

Tanto MEG y EEG datos en bruto se presenta a menudo como señales dependientes del tiempo, dispuestas en una disposición topográfica. Estos datos pueden representar promedios más repetidos estímulos sensoriales o respuestas motoras o continuas de datos brutos. Este último se emplea rutinariamente en el análisis de la actividad epiléptica anormal o en la caracterización de la actividad rítmica en curso.

Modelado Dipolo

Se emplean con el fin de estimar las localizaciones de las áreas cerebrales activadas a partir de los datos medidos de un modelo de fuente adecuada. Muchas respuestas sensoriales primarias pueden ser adecuadamente tenidas en cuenta con un modelo de dipolo que se basa en la suposición de que la medida de la actividad es suficientemente pequeña para que aparezca como una fuente de puntos a una distancia de medición típica de al menos tres centímetros. Un instante de tiempo individual o toda una época de datos se emplea entonces en la estimación de las localizaciones y cursos a tiempo de una o más fuentes de dipolo. Desde MEG no proporciona información anatómica, las ubicaciones de las fuentes se muestran en los datos anatómicos de resonancia magnética (MRI) del sujeto o paciente, que son registradas con el marco MEG ubicaciones de coordenadas que utilizan marcadores fiduciales y la forma general del cuero cabelludo.

Corticalmente limitados modelos distribuidos

Otra posibilidad en el análisis es asumir que las fuentes tienen una distribución continua en el cerebro o en la capa cortical, segmentada de alta resolución de las imágenes de RM. Una restricción adecuada se aplica luego a seleccionar la distribución actual más probable de esas opciones infinitamente muchos en principio disponibles para explicar los datos medidos. Los resultados de estos procedimientos de estimación de distribución de corriente se pueden mostrar como "Películas" que indican la fuerza estimada de la activación o una estadística relacionada como una función del tiempo. En la visualización de los cálculos actuales se emplean habitualmente la representación exagerada superficie cortical con lo que los datos fácilmente comparables a los correspondientes resultados de la resonancia magnética funcional (fMRI).

Multimodal de imágenes

A menudo, la no singularidad de la MEG (y EEG) un problema de estimación fuente puede ser aliviado por la incorporación de información a partir de otras modalidades de imagen como una restricción a priori. El compañero más natural de MEG es EEG, que proporciona información adicional acerca de las fuentes de corriente radiales. Como se indicó anteriormente, también estamos empleando actualmente anatómicas datos de RM como una restricción geométrica o ubicación, y como un medio para la visualización de los resultados. Además, se han desarrollado procedimientos que permiten a las estimaciones de desviación de origen MEG hacia la activación de la resonancia magnética funcional (fMRI), observada en un paradigma experimental idéntico o similar. En la actualidad, la combinación de fMRI, MEG, EEG y los datos se encuentra bajo investigación adicional dentro de nuestro Centro de Tecnologías de la neuro imagen funcional. Se espera que una mayor comprensión de la relación de las señales de hemodinámicos y electrofisiológicos se llevan a modelos combinados que emplean la fMRI, MEG, EEG y conjunta para estimar los sitios y la dinámica de la actividad cerebral.

La resolución temporal

Unos milisegundos. MEG permite grabación en tiempo real de la actividad cerebral.

Resolución espacial

Desde varios milímetros a un par de centímetros, dependiendo del experimento.

¿Cuáles son algunas de las características / beneficios de MEG?

MEG es completamente no invasivo y no peligrosos.

Los datos pueden ser recogidos en la posición natural sentado permitiendo más real cognitivo experimentos que de la resonancia magnética funcional (fMRI).

El entorno de medición es completamente silencioso, lo que facilita especialmente estudios auditivos.

MEG tiene una resolución temporal muy alta (milisegundos) y también proporciona una buena resolución espacial.

Las señales pueden ser registradas sobre el córtex conjunto.

No hay necesidad de pegar electrodos en el cuero cabelludo como con EEG.

¿Cuáles son sus limitaciones?

Un problema importante asociado con MEG técnica es que la localización de fuentes de actividad eléctrica dentro del cerebro de medición magnético fuera de la cabeza es complicada y no tiene una solución única. Esto se conoce como el problema mal planteado inversa, y es en sí mismo el objeto de la investigación. Sin embargo, como se indicó anteriormente, las soluciones factibles se pueden a menudo obtenerse mediante el uso de modelos relativamente simples.

Debido al aumento de la distancia a las fuentes y la simetría casi esférica de la cabeza, es difícil proporcionar información confiable acerca de las fuentes de actividad cerebral subcortical.

MEG no proporciona estructural / anatómico información. Por lo tanto los datos de MEG a menudo debe ser combinado con datos de RM en una imagen compuesta de la función superpuesta en la anatomía para producir mapas de activación.

Debido a que las señales de neuromagneticas son muy débiles en comparación con los campos magnéticos en un entorno de laboratorio normal, las mediciones de MEG tienen que ser tomada en un recinto protegido magnéticamente con dos o más capas usando un magnetómetro SQUID sensible.

Investigación y aplicaciones clínicas

Clínicamente, MEG se utiliza para detectar y localizar la actividad epileptiforme de ataque en pacientes con epilepsia . También se usa para localizar áreas del cerebro importantes para el habla, que deben ser evitados por el cirujano en la planificación para la eliminación de los tumores cerebrales.

En el Centro Martinos, los investigadores utilizan MEG, a menudo en conjunción con imágenes EEG, MRI, fMRI, y ópticas para obtener mapas de la actividad cerebral en la neurociencia cognitiva estudios cuidadosamente diseñados para investigar el funcionamiento del cerebro normal y dañado.

La magnetoencefalografía ofrece nuevas posibilidades de diagnóstico en alzhéimer

La magnetoencefalografía es una técnica de neuro imagen que mide la actividad cerebral a través de la detección de los campos magnéticos del cerebro y su aplicación para el estudio del alzhéimer. En España sólo hay tres equipos, ubicados en Madrid, Barcelona y San Sebastián, y no existen más de 200 en todo el mundo, ya que está valorado en unos dos millones de euros cada uno. El Centro de Tecnología Biomédica de la Universidad Politécnica de Madrid cuenta con uno de ellos y Fernando Maestú Unturbe es uno de los expertos que lo maneja. Este especialista ha visitado hoy el Instituto de Neurociencias de Castilla y León (Incyl) con el objetivo de intentar establecer colaboraciones con los científicos de Salamanca y avanzar así en el diagnóstico de las enfermedades neurodegenerativas.

“Cualquier corriente eléctrica emite un campo electromagnético", señala el investigador en declaraciones recogidas por DiCYT (Agencia de Noticias para la divulgación de la Ciencia y Tecnología del Instituto ECYT de la Universidad de Salamanca.). Por eso, "como las células de nuestro cerebro se comunican a través de sinapsis electroquímicas, emiten un campo magnético que puede ser observado desde el exterior". De esta manera, "vemos cómo están funcionando las neuronas, si lo hacen de manera coordinada o descoordinada, y podemos ver los patrones de algunas enfermedades neurológicas y así tenemos un mayor poder diagnóstico", agrega.

La técnica apenas tiene unos 15 años, lo que la convierte en "la más joven de las técnicas de neuroimagen", capaz de medir en tres dimensiones de la actividad cerebral: el espacio, el tiempo ("se incrementa la resolución temporal" con respecto a otras técnicas, apunta) y la frecuencia a la que disparan las células. En el diagnóstico de alzhéimer tan sólo se emplea desde hace 7 años, de manera que "estamos en un periodo de investigación", pero su aplicación en esta enfermedad es prometedora "porque da información sobre funcionalidad del cerebro y las relaciones entre distintas zonas".

En cualquier caso, el hecho de que se trata de una técnica tan novedosa hace que realizar diagnósticos a través de ella aún requiera de investigaciones. Someter a una persona sana a un examen con este sistema permite construir patrones de control para compararlos con los pacientes que tienen una enfermedad y comprobar así los patrones que caracterizan cada patología.

Técnica no invasiva

Una de las ventajas que ofrece la magnetoencefalografía es que se trata de una técnica no invasiva para quien se somete a ella. "El paciente introduce su cabeza dentro de un sensor que recoge lo que de forma natural emite nuestro cerebro", señala Fernando Maestú. De hecho, desde los 7 meses de gestación el cerebro ya emite estas señales y hay una técnica que es la magnetoencelefalografía fetal que mide el campo magnético del cerebro del feto.

Lo que los profesionales ven a través de esta técnica son oscilaciones del campo magnético que son el reflejo de los flujos de corriente eléctrica que hay en el cerebro. Aunque se trata de algo muy útil para ver las alteraciones cerebrales patológicas, también sirve para estudiar procesos normales de envejecimiento, según los expertos.

"En el envejecimiento normal se alteran los patrones de actividad cerebral, así que vemos relaciones entre zonas del cerebro que se alteran o se reorganizan con la edad", apunta. Se trata de una falta de conectividad adecuada. "Nuestro cerebro tiene muchas zonas relacionadas entre sí, esta estructura se va perdiendo a lo largo del paso de los años y este tipo de conectividad se pierde, el cerebro se va reorganizando progresivamente a medida que pierde células, pero lo hace de manera más ineficiente que un cerebro más joven", explica.

Bases neurológicas del lenguaje. (Aportaciones desde la magnetoencefalografía).

La MEG ofrece la posibilidad de estudiar la organización de las redes neuronales involucradas en el procesamiento lingüístico, reflejando con alta precisión y de forma no invasiva los patrones espaciotemporales de actividad cerebral relacionados con esta función cognitiva. Aparte del indudable interés en las posibilidades que abre al estudio teórico de las bases neuronales del lenguaje, existe ya todo un repertorio de aplicaciones clínicas entre las que podemos destacar:

– La posibilidad de localizar con fiabilidad y de forma no invasiva el córtex receptivo del lenguaje de manera previa a una operación quirúrgica.

– Determinar la reorganización neurocognitiva del lenguaje en diversas patologías como la afasia o la epilepsia, y la relación de esta reorganización funcional con los problemas del lenguaje a nivel conductual.

– Abrir una ventana al estudio de las posibles disfunciones neurológicas implicadas en trastornos del desarrollo, en los que las bases orgánicas de la disfunción cognitiva no son evidentes.

Cabe esperar que, en no muchos años, podamos examinar todavía un progreso mayor en el conocimiento de la dinámica cerebral del lenguaje y sus alteraciones tanto en el área teórica como clínica.

Bibliografía

http://www.dicyt.com/noticias/la-magnetoencefalografia-ofrece-nuevas-posibilidades-de- diagnostico-en-alzheimer

http://www.genaltruista.com/notas2/g111077.pdf http://www.psicothema.com/pdf/3129.pdf (no la utilice) http://es.wikipedia.org/wiki/Rodolfo_Llin%C3%A1s (no la utilice) http://webdeptos.uma.es/psicoev/Profesores/Romero/Doc0910/Bases%20neurologicas

%20del%20lenguaje.pdf http://www.nmr.mgh.harvard.edu/martinos/research/technologiesMEG.php