Mejor visualización de estructuras profundas en el cerebro humano
Comprender el cerebro humano, tanto en la salud como en la enfermedad, es uno de los grandes retos científicos del siglo XXI por sus importantes implicaciones médicas, sociales y económicas. La resonancia magnética nuclear (RMN) se ha consolidado como una herramienta clave en esta labor, ya que permite cartografiar de forma no invasiva la anatomía, la función y la conectividad cerebral. Sin embargo, para alcanzar un nivel de detalle aún mayor, se necesitan campos magnéticos más intensos y escáneres más sensibles que los sistemas de 1,5 teslas presentes en la mayoría de hospitales. Este objetivo dio lugar al desarrollo del escáner Iseult(se abrirá en una nueva ventana), un sistema de RMN de campo ultraalto desarrollado en Francia para funcionar a 11,7 teslas y estudiar el cerebro humano a una escala sin precedentes.
Puesta en marcha de las investigaciones
El proyecto financiado con fondos europeos AROMA(se abrirá en una nueva ventana) reunió a seis socios de cinco países, procedentes de centros de investigación, universidades y el ámbito industrial, para poner en marcha los estudios del cerebro humano con el escáner Iseult de 11,7 teslas. A mayor intensidad del campo magnético, mayor es la señal obtenida, lo que puede traducirse en más resolución espacial o temporal. «El escáner de 11,7 teslas está diseñado para funcionar como un microscopio no invasivo, por lo que ofrece una perspectiva única de la estructura y la función del cerebro», comenta Nicolas Boulant, coordinador del proyecto. Los investigadores obtuvieron imágenes anatómicas de la organización cerebral a escala mesoscópica(se abrirá en una nueva ventana), lo que permitió visualizar características anatómicas más pequeñas. El avance no se limita al detalle: también afecta a la velocidad. Una exploración de algo más de 4 minutos a 11,7 teslas requeriría tiempos mucho mayores en campos inferiores para lograr una calidad de imagen comparable.
Superación de retos de ingeniería
Trabajar a un campo tan extremo ha planteado importantes retos técnicos. Las bobinas de radiofrecuencia deben excitar eficientemente las moléculas de agua y captar las señales para aprovechar todo el potencial del sistema. Además, las vibraciones mecánicas y las interacciones entre componentes pueden comprometer la calidad de las imágenes. El movimiento durante la adquisición añade otra dificultad, sobre todo a estas resoluciones. Para solucionarlo, el consorcio AROMA desarrolló métodos avanzados de corrección de movimiento(se abrirá en una nueva ventana), que mejoran de forma sustancial las tasas de éxito. Para validar la viabilidad de la obtención de imágenes en seres humanos a 11,7 teslas, se escanearon 20 voluntarios sin que se registraran efectos adversos.
Nuevas líneas de investigación en neurociencia
Con estas herramientas, el escáner ya permite realizar estudios de RMN funcional, incluidos experimentos que resuelven la actividad a lo largo de la profundidad de la corteza cerebral. Esto podría ayudar a los investigadores a comprender cómo se procesa la información en las distintas capas corticales. «Las imágenes obtenidas han resultado inspiradoras para la comunidad neurocientífica y muestran que el mundo mesoscópico del cerebro humano está a nuestro alcance», afirma Boulant. Las aplicaciones potenciales incluyen enfermedades neurodegenerativas y trastornos psiquiátricos como la enfermedad de Alzheimer, la enfermedad de Parkinson, la esclerosis múltiple, la esquizofrenia o la depresión. La mayor sensibilidad podría permitir detectar cambios biológicos sutiles que no se pueden observar a campos más bajos. La plataforma está pensada para su uso por usuarios externos, aunque todavía es necesario ampliar la cartera de secuencias de RMN que pueden emplearse de forma segura y eficiente. «AROMA fue un proyecto pionero que superó muchos de los retos planteados por la exploración a 11,7 teslas. El próximo paso será traducir este logro técnico en descubrimientos con utilidad clínica», concluye Boulant.