Técnicas de imagen del cerebro

El electroencefalograma, el PET, la resonancia magnética y el fMRI escanean el cerebro a través de una variedad de métodos y tienen diferentes grados de especificidad e invasividad.

Objetivos de aprendizaje

Comparar los métodos que los investigadores pueden utilizar para obtener imágenes del cerebro

Puntos clave

La neuroimagen, o exploración del cerebro, incluye el uso de varias técnicas para obtener imágenes directas o indirectas de la estructura, la función o la farmacología del cerebro.
La neuroimagen se divide en dos grandes categorías: la imagen estructural y la imagen funcional.
La electroencefalografía (EEG) se utiliza para mostrar la actividad cerebral en determinados estados psicológicos, como el estado de alerta o la somnolencia.
La tomografía por emisión de positrones (PET) muestra los procesos cerebrales utilizando la glucosa del azúcar en el cerebro para ilustrar dónde se disparan las neuronas.
Las exploraciones por resonancia magnética (IRM) utilizan ondas de eco para discriminar entre la materia gris, la materia blanca y el líquido cefalorraquídeo.
Las exploraciones por resonancia magnética funcional (IRMf) son una serie de IRM que miden la función cerebral mediante la combinación por ordenador de múltiples imágenes tomadas con menos de un segundo de diferencia.

Términos clave
- Conductividad: La capacidad de un material para conducir la electricidad, el calor, los fluidos o el sonido.
- Campo magnético: Condición en el espacio que rodea a un imán o a una corriente eléctrica en la que existe una fuerza magnética detectable y están presentes dos polos magnéticos.

La neuroimagen, o exploración del cerebro, incluye el uso de diversas técnicas para obtener imágenes directas o indirectas de la estructura, la función o la farmacología del cerebro. Es una disciplina relativamente nueva dentro de la medicina, la neurociencia y la psicología. Los médicos que se especializan en la realización e interpretación de la neuroimagen en el ámbito clínico se conocen como neurorradiólogos.

La neuroimagen se divide en dos grandes categorías:

Imagen estructural, que se ocupa de la estructura del cerebro y del diagnóstico de enfermedades intracraneales a gran escala (como un tumor), así como de lesiones.
Imagen funcional, que se utiliza para diagnosticar enfermedades y lesiones metabólicas a una escala más fina (como la enfermedad de Alzheimer), y también para la investigación neurológica y cognitiva-psicológica. Las imágenes funcionales permiten visualizar directamente el procesamiento de la información del cerebro, ya que la actividad en la zona del cerebro implicada aumenta el metabolismo y se «ilumina» en la exploración.

Cuatro de los tipos más comunes de escáneres cerebrales son el EEG, el PET, la resonancia magnética y la fMRI.

Electroencefalografía (EEG)

La electroencefalografía (EEG) se utiliza para mostrar la actividad cerebral en determinados estados psicológicos, como la alerta o la somnolencia. Es útil en el diagnóstico de convulsiones y otros problemas médicos que implican un exceso o falta de actividad en ciertas partes del cerebro.

Para preparar un EEG, se colocan electrodos en la cara y el cuero cabelludo. Tras colocar cada electrodo en la posición adecuada, se puede medir el potencial eléctrico de cada uno de ellos. Según el estado de la persona (despierto, dormido, etc.), tanto la frecuencia como la forma de la señal del EEG difieren. Los pacientes que sufren epilepsia muestran un aumento de la amplitud de los disparos visible en el registro del EEG. El inconveniente del EEG es que la conductividad eléctrica -y, por tanto, los potenciales eléctricos medidos- puede variar mucho de una persona a otra y también a lo largo del tiempo, debido a las conductividades naturales de otros tejidos como la materia cerebral, la sangre y los huesos. Por ello, a veces no está claro qué región del cerebro está emitiendo una señal.

Registro de EEG: Para preparar un EEG, se colocan electrodos en la cara y el cuero cabelludo.

Tomografía por emisión de positrones (PET)

Los escáneres de tomografía por emisión de positrones (PET) miden los niveles del azúcar glucosa en el cerebro para ilustrar dónde se producen los disparos neuronales. Esto funciona porque las neuronas activas utilizan la glucosa como combustible. Como parte de la exploración, se inyecta en la sangre una sustancia trazadora unida a isótopos radiactivos. Cuando algunas partes del cerebro se activan, la sangre (que contiene el trazador) es enviada para suministrar oxígeno. Esto crea manchas visibles, que luego son recogidas por los detectores y utilizadas para crear una imagen de vídeo del cerebro mientras se realiza una tarea determinada. Sin embargo, con las exploraciones PET sólo podemos localizar zonas generalizadas de actividad cerebral y no lugares específicos. Además, las exploraciones PET son costosas e invasivas, lo que limita su uso. Sin embargo, pueden utilizarse en algunas formas de diagnóstico médico, incluso para el Alzheimer.

Escáner PET: Esta es una vista del escáner PET desde el exterior; los detectores de radiación están bajo el panel de cobertura.

Resonancia magnética (MRI)

Las exploraciones por resonancia magnética (MRI) y por resonancia magnética funcional (fMRI) son la forma de imagen neuronal más directamente útil para el campo de la psicología.

Una resonancia magnética utiliza fuertes campos magnéticos para alinear los núcleos atómicos giratorios (normalmente protones de hidrógeno) dentro de los tejidos del cuerpo, luego perturba el eje de rotación de estos núcleos y observa la señal de radiofrecuencia generada cuando los núcleos vuelven a su estado de referencia. A través de este proceso, una resonancia magnética crea una imagen de la estructura del cerebro. Las resonancias magnéticas no son invasivas, suponen un escaso riesgo para la salud y pueden utilizarse en bebés y en el útero, lo que proporciona un modo consistente de obtención de imágenes en todo el espectro de desarrollo. Una de las desventajas es que el paciente tiene que permanecer inmóvil durante largos periodos de tiempo en un espacio ruidoso y estrecho mientras se realizan las imágenes.

RM del cerebro: Resonancia magnética del cerebro (en el plano axial, es decir, cortando de adelante hacia atrás y de lado a lado a través de la cabeza) que muestra un tumor cerebral en la parte inferior derecha.

La fMRI es una serie de resonancias magnéticas que mide tanto la estructura como la actividad funcional del cerebro a través de la adaptación informática de múltiples imágenes. En concreto, la fMRI mide los cambios de señal en el cerebro que se deben a una actividad neuronal cambiante. En una fMRI, un paciente puede realizar tareas mentales y se puede detectar el área de acción a través del flujo sanguíneo de una parte del cerebro a otra tomando imágenes con menos de un segundo de diferencia y mostrando dónde se «ilumina» el cerebro. Por ejemplo, cuando una persona procesa información visual, la sangre se dirige a la parte posterior del cerebro, que es donde se encuentra el lóbulo occipital. Las imágenes de resonancia magnética permiten mostrar cuándo suceden las cosas, cómo cambian las áreas cerebrales con la experiencia y qué áreas cerebrales trabajan juntas. Se han utilizado para estudiar una amplia gama de fenómenos psicológicos, incluyendo (pero sin limitarse a) la actividad neuronal de decir una mentira, las diferencias entre novatos y expertos al tocar un instrumento musical, y lo que sucede dentro de nuestras cabezas cuando soñamos.

Una fMRI del cerebro: Un escáner de fMRI que muestra las regiones de activación (en naranja), incluida la corteza visual primaria.