Integrantes:    Daniel  Retamal  Z.  Andrea  Yáñez  N.  

 Docente:  

Fernando  Gómez    

 Ramo:  Mantención  de  equipos  radiológicos  

Resonancia  Magnética  Funcional  

 

Resumen      La   resonancia   magnética   funcional   es   un   método   ni   invasivo   utilizado   para   registrar   el  funcionamiento   cerebral   durante   su   actividad,   cuya   señal   es   dependiente   del   nivel   de  oxigenación   sanguínea.   Esto   hace   una   gran   diferencia   con   la   resonancia  magnética   que  solo   aporta   características   anatómicas   del   cerebro.   El   objetivo   de   éste   trabajo   es  comprender  a  grandes  rasgos  que  es  y  como  funciona  la  resonancia  magnética  funcional.    Palabras  clave:    -­‐Resonancia  -­‐Hemoglobina  -­‐Magnetismo            

Introducción      El  ser  humano  desde  siempre  ha  tratado  de  explorar  lugares  fuera  de  su  propia  visión.  Con  el  transcurso  de  los  años  se  han  diseñado  diferentes  instrumentos  para  detectar  partículas  subatómicas   y   objetos   a  miles   de   años   luz.   Así   como   se   trata   de   comprender  misterios  fuera   del   cuerpo  humano,   los   científicos   tratan   de   explicar   los   procesos   funcionales   del  órgano  que  nos  permite  definirnos  como  seres  evolucionados.  Existen  diferentes  estudios  para   realizar  un  mapeo   funcional   del   cerebro,   los   cuales   se  basan  en  medir   la   actividad  neuronal  a  través  de  sus  equivalentes  fisiológicos  como  el  flujo  sanguíneo  o  el  consumo  de  glucosa.                        

Aspectos  Básicos      La   resonancia   magnética   funcional   registra   los   cambios   hemodinámicos   cerebrales   que  acompañan   la   activación   neuronal.   Permite   la   evaluación   funcional   de   regiones  responsables  de   la  sensorialidad,  motricidad,  cognición  y  procesos  afectivos  en  cerebros  normales  y  patológicos.  Durante  los  últimos  15  años  la  tomografía  por  emisión  de  positrones  (PET)  y  la  tomografía  computada  por  emisión  de  fotones  simples  (SPECT)  han  sido  utilizadas  para  el  monitoreo  de   la   función  cerebral.  Sin  embargo,  éstas  técnicas  tienen  una  baja  resolución  espacial  y  requieren  trazadores  radioactivos  para  su  realización.    La   metodología   de   la   resonancia   magnética   funcional   (RMf)  está  basada  en  la  diferencia  entre  las  señales  emitidas  en  la  RM  obtenida   en   condiciones   normales   basales   y   las   obtenidas  durante  la  estimulación  y  actividad  neuronal  (Figura  1).    Durante   un   proceso   mental,   se   produce   un   aumento   de   la  actividad  neuronal,  el   cual  es  apoyado  por  un   incremento  del  flujo   sanguíneo.  Con   la  RMf   lo  que  se  mide  no  es   la  actividad  neuronal  en    sí,  sino  mas  bien  las  demandas  metabólicas  que  el                                  Figura  1    flujo  sanguíneo  satisface.    En  1936  Linus  Pauling  y  Charles  Coryell  realizaron  investigaciones  acerca  de  la  estructura  de   la   hemoglobina.   Descubrieron   que   la   molécula   de   hemoglobina   tiene   propiedades  magnéticas  que  varían  dependiendo  si  la  molécula  está  unida  o  no  al  oxigeno.    La   hemoglobina   oxigenada   es   diamagnética,   presentando   una   débil   repulsión   ante   un  campo  magnético.   La  hemoglobina  desoxigenada,  por  otro   lado,  es  paramagnética,   y  es  atraída  a  un  campo  magnético.    Las  neuronas  necesitan  nutrientes  para   funcionar  y  dada  su   incapacidad  para  almacenar  contenidos   energéticos,   el   cerebro   depende   del   flujo   vascular   que   le   entrega   glucosa,  oxígeno,  vitaminas,  aminoácidos  y  ácidos  grasos.  Así  el  incremento  regional  de  la  actividad  neuronal  está  asociado  a  un  incremento  local  del  metabolismo  y  perfusión  cerebral.  El  incremento  de  la  actividad  neuronal  se  traduce  en  dilatación  de  lechos  capilares  con  el  objeto   de   proveer   mayor   monto   de   glucosa   y   oxígeno   al   área   de   actividad   neuronal  aumentada.   No   obstante   que   exista   una   mayor   demanda   energética   no   conlleva  necesariamente  un  mayor  consumo  de  oxígeno.    

   

Realización  del  estudio    Los  pasos  generales  en  la  realización  de  un  estudio  de  RMNf  se  pueden  explicar  en  forma  resumida  de  la  siguiente  manera:      

1. Planteamiento   de   una   hipótesis   por   un   grupo   de   expertos   y   un   diseño  experimental  que  trate  de  explicar   la  relación  topográfica-­‐funcional  de  un  evento  de   activación   neuronal;   por   ejemplo:   activación   de   corteza   motora   pre-­‐frontal  izquierda   ante   movimiento   voluntario   de   la   mano   derecha.   Deben   tratar   de  eliminarse  variables  que  puedan  complicar  los  resultados  o  aumentar  el  ruido  en  la  señal   obtenida.   Por   ejemplo:   ocurrirá   activación   occipital   por   la   lectura   de  instrucciones  o  activación  en   zonas  de   lenguaje   si   las   instrucciones   son  verbales,  además  de  la  activación  de  corteza  motora  que  es  la  que  se  quiere  estudiar.      

 2. Aumento  de   la   actividad  neuronal   (porciones  del   cerebro   se   tornan  más   rosadas  

cuando  se  activan).    

3. Liberación   de   sustancias   vasoactivas   por   parte   de   las   neuronas   (principalmente  óxido  nítrico).  

 4. Vasodilatación  local.  

 5. Incremento  del  flujo  sanguíneo.  

 6. Descenso  relativo  de  la  concentración  de  hemoglobina  desoxigenada,  debido  a  una  

mayor  entrega  que  consumo  de  oxigeno.    

7. El  exceso  de  sangre  oxigenada  fluye  en  las  regiones  activas  y  “lava”  el  volumen  de  sangre  desoxigenada  por  lo  que  al  ser  desplazada  por  el  flujo  de  sangre  con  mayor  concentración  de  hemoglobina  oxigenada,  se  obtiene  una  mayor  señal  de  RM,  esto  es   a   lo  que   llamamos   “Contraste  BOLD”   (dependiente  del   nivel   de  oxígeno  en   la  sangre,  traducido  del  inglés.)    

 8. La  señal  BOLD  es  asociada  a  eventos  únicos.  La  mayor  amplitud  se  registra  de  4  a  6  

segundos   luego  del  evento,  esto  constituye  una  de  las   limitacion  de  especificidad  temporal  de  la  RMNf.  La  señal  disminuye  de  nuevo  cuando  el  flujo  disminuye  pero  el   volumen   permanece   aumentado,   fenómeno   conocido   como   “under   shoot”,  resultado  del  nuevo  aumento  de  la  concentración  de  hemoglobina  desoxigenada.  

 9. Procesamiento   de   la   información:   (posicionamiento   de   los   voxels,   corrección   del  

movimiento  de  la  cabeza,  etc).  

10. Análisis   estadístico   por   t-­‐test:   existen   varios   programas   gratuitos   (AFNI,   SPM,  VOxBo)  o  comerciales  (Brain  Voyager,  MEDx).  

 11. Finalmente  presentación  de  los  resultados  de  las  zonas  de  activación  cortical  sobre  

imágenes  (cortes  o  reconstrucción  tridimensional)  de  RM.    

   

Aspectos  Clínicos    La  RMf  se  está  convirtiendo  en  el  método  diagnóstico  de  elección  para  conocer  cómo  se  comporta   o   cómo   funcionan   el   cerebro   normal   y   el   cerebro   enfermo.   También   se   está  empleando  como  método  de  diagnóstico  previo  a  la  cirugía  tumoral  cerebral  para  valorar  mejor   los  potenciales   riesgos  de   la   intervención  o  de  otros  procedimientos   terapéuticos  invasivos  que  puedan  utilizarse.  Actualmente,  una  de  las  principales  aplicaciones  clínicas  de  la  RMNF  es  la  localización  no  invasiva  de  corteza  elocuente  en  pacientes  candidatos  a  cirugía  de  epilepsia.  En  la  práctica  clínica  diaria  los  estudios  de  RMf  se  emplean  para  planificar  la  cirugía  de  los  tumores  cerebrales.  Mediante  esta  técnica  podemos  identificar  las  áreas  del  cerebro  que  tienen  una  función  normal  y  aquellas  en  las  que  la  función  está  alterada  y  de  esta  forma  planificar  mejor  el  abordaje  quirúrgico  o  tipo  de  resección  a  realizar.  Aunque  todavía  está  en  fase  de  investigación  parece  que  la  RMf  puede  también  ayudar  a  demostrar  los  efectos  que  producen  en  la  función  cerebral  los  infartos,  traumatismos  o  las  enfermedades  degenerativas  como  el  Alzheimer.  En   Junio   del   año   2012,   se   ha   descubierto   una   nueva   aplicación   de   la   RMf,   la   lectura  cerebral   de   caracteres   en   tiempo   real   para   facilitar   la   comunicación.   Los   investigadores  han   desarrollado   un   dispositivo   que   permite   a   las   personas   que   son   completamente  incapaces  de  hablar  o  moverse  mantener  una  conversación.  La  nueva  tecnología  se  basa  en  innovadores  usos  de  la  resonancia  magnética  funcional,  la  cual   se  analiza  para  evaluar   la   conciencia  en   las  personas  descritas  así   como  quienes   se  encuentran  en  un  estado  de  inconsciencia  o  vegetativo,  logrando  que  puedan  responder  a  preguntas.    En  cuanto  al  área  de  interés  para  el  estudio  con  RMf,  se  encuentran  el  área  motora  (Figura  2),  el   lenguaje  expresivo  (Figura  3),  el   lenguaje  comprensivo  (Figura  4),   las  áreas  visuales  (Figura  5),  la  memoria  y  el  sistema  límbico.            

       

                                                                         Figura  2                                          Figura  3                                                          Figura  2    Figura  3                                                                                      Figura  4                                          Figura  5                      

            Figura  6  (Resonancia  magnética  funcional  en  vista  coronal  y  axial  mostrando  la  activación  de   corteza  motora   en   el   hemisferio   izquierdo  durante   paradigma  de  oposición  de  dedo  pulgar  con  la  mano  derecha.)  

       Figura   7   (Imagen   axial   que   muestra   la   activación   de   la  región   del   lenguaje   posterior   izquierdo   al   repetir  (mentalmente)  palabras  escuchadas)              

                 

Conclusión    La   resonancia  magnética   funcional   (RMf)  que  emplea  el   contraste  dependiente  del  nivel  de  oxigenación  de  la  sangre  (BOLD,  en  sus  siglas  en  inglés)  se  ha  convertido  en  la  técnica  de  neuroimagen  más   ampliamente  usada  para  estudiar   de   forma  no   invasiva   la   función  cerebral   humana,   incluso   llegado   a   dominar   la   investigación   del   cerebro,   ya   que   no  requiere   que   las   personas   deban   someterse   a   inyecciones,   cirugía,   ingerir   sustancias,   o  estar  expuesto  a  la  radiación.      La  tecnología  va  abriendo  camino  para  nuevos  y  emocionantes  desarrollos  en  las  técnicas  de   imágenes   diagnósticas.   El   ritmo   rápido   de   desarrollo   promete   cosas   realmente  favorables  para   los  pacientes  con   lesiones  cerebrales,   los  diagnósticos  normalmente  son  más  rápidos  y  exactos  que  en  los  años  pasados.    Tan  importante  como  la  aprobación  de  una  nueva  técnica  diagnóstica;  es  que,  los  médicos  deben  estar  capacitados  para  utilizar  los  nuevos  sistemas  e  interpretar  los  resultados  con  exactitud.                                                      

Bibliografía    

• Resonancia  magnética  funcional:  una  nueva    herramienta  para  explorar  la  actividad  cerebral   y  obtener  un  mapa  de   su  corteza.  Dra.  María  Rosario  Rosales  F.  Revista  chilena  de  radiología.  Disponible  en:  www.scielo.cl.    

• Resonancia  magnética  funcional.  Erick  Sell.  Toronto,  Canadá.    

• Resonancia   Magnética   Funcional   (RM-­‐f)   –   Cerebral.   Disponible   en:  http://www.inforadiologia.org  

 • Imagen  por  resonancia  magnética  funcional.  Wikipedia,  la  enciclopedia  libre.