Técnicas de imageeen

Cap 4 de atenciooón

¿En qué se centra la neuroanatomía?

En el estudio de la estructura del sistema nervioso y en el establecimiento de divisiones entre las distintas partes que lo componen y las interconexiones entre sí

Observación macroscópica-

Constituye un primer paso en el análisis anatomopatológico necesario para el estudio de las causas de alteraciones conductuales en paciente neurológicos.

¿Para qué se usa el estudio microscópico de tejidos?

Para un conocimiento más detallado de la organización del sistema nervioso y sus alteraciones asociadas con déficits cognitivos.

Objetivo principal del estudio de tejidos post mortem

Reconocer las estructuras en las condiciones más cercanas al tejido vivo.

Técnicas de fijación

Fijación química: puede realizarse por inmersión directa de las muestras en líquido fijador o por medio de perfusión vascular (sustituir la sangre por otro líquido). Los químicos fijadores más habituales son aldehídos (formaldehído, paraformaldehído o glutaraldehído). El tejido nervioso interrumpe la degradación natural del tejido y facilita su conservación y almacenamiento para realizar análisis posteriores, al evitar la descomposición inducida por microorganismos como bacterias o mohos.

Perfusión vascular

Se aprovecha el sistema circulatorio rompiendo los vasos sanguíneos en un punto y permitiendo así el vaciado de la sangre y sus sustitución por una solución salina lavadora o un líquido fijador que con la ayuda de un sistema externo de bombeo penetra en el sistema nervioso deteniendo el proceso de autólisis del tejido

Fijación por congelación

Detiene la descomposición de los tejidos y suele ser necesaria para realizar análisis histológicos que se verían alterados por el uso de fijadores químicos. No requieres pasar por el proceso de inclusión.

¿Qué se hace después de la fijación?

Se lamina el tejido en secciones finas para su observación microscópica. El grosor de las secciones varía en función del microscopio y la técnica histológica.

Grosor de las secciones según la técnica usada

En microscopía óptica y láser confrcal el grosor de las secciones suele oscilar en el intervalo de varios micrómetros (10-60 um).

En el microscópio electrónico de transmisión el grosor ha de estar en el orden de vario nanómetros (40-80 nm)

¿Cómo debe estar el tejido para que se seccione?

Rígidos, se debe incluir en un algún medio que una vez solidificado garantice la consistencia o dureza necesarias para obtener secciones finas o ultrafinas con un grosor estable en series de cortes sucesivos.

Proceso de inclusión

Consiste en la eliminación del agua de las muestras mediante el paso por una cadenas de alcoholes en concentración creciente y una vez deshidratado el tejido puede incluirse en parafinas o resinas líquidas que una vez enfriadas o polimerizadas a altas temperaturas formarán bloques sólidos apropiados para ser seccionados con la ayuda de instrumentos de precisión: microtomo.

¿Cómo se seccionan los tejidos en proceso de congelación?

Con ayuda de un criostato que consiste en un microtomo provisto de una cámara frigorífica que evita la descongelación del tejido durante el seccionado.

Instrumentos de seccionamiento:

Microtomo, criostato y vibratomo (50-300)

Métodos de tinción

Con ayuda de estas técnicas se ha logrado diferenciar y clasificar numerosos tipos de neuronas y células de glía así como su distribución en el SN. Se han realizado mapas citoarquitectónicos o atlas estereotáxicos, con su posición precisa y extensión en el cerebro. También se ha podido identificar las prolongaciones citoplasmáticas.

Microscopio electrónico de transmisión

Gracias a este es posible la observación a través de secciones ultrafinas (40-80 nm) y teñidas con metales pesados.

Una limitación sería su incapacidad para generar imágenes tridimensionales, pero con un conjunto de imágenes obtenidas de cortes ultrafinos consecutivos es posible reconstruir el volumen. Esta metodología ha permitido un avance en la descripción morfológica de la sinapsis y ha revolucionado los estudios de plasticidad sináptica centrados en el análisis de las modificaciones estructurales de las sinapsis asociadas con la función normal y patológica del cerebro.

Microscopio electrónico de barrido

Es posible observar el relieve en muestras biológicas. En este caso las muestras son tratadas con materiales (carbono u oro) que no permiten el paso de electrones al interior de la muestra, al mismo tiempo que aportan conductancia a la superficie.

La muestra así cubierta es literalmente barrida por un haz de electrones que se verán dispersados y captados por detectores específicos que permitirán construir una imagen tridimensional y de alta resolución de la superficie de la muestra con un aumento de hasta 200.000 veces su tamaño original.

Técnicas inmunohistoquímicas

Permiten detectar y cuantificar la presencia de moléculas específicas en células nerviosas particulares, provocando una reacción inmunitaria.

Se emplean anticuerpos dirigidos contra las moléculas de interés que son producidos al purificar tales moléculas e inyectarlas en el torrente sanguíneo de un animal experimental. El organismo del animal hospedador generará anticuerpos específicos contra la molécula de interés y éstos son recogidos para ser aplicados sobre secciones histológicas.

Han permitido avanzar el conocimiento sobre la capacidad proliferativa de nuevas neuronas en el cerebro adulto.

Proceso de incubación del tejido

Durante este proceso, el anticuerpo forma un complejo antígeno-anticuerpo que posteriormente podrá ser revelado mediante diferentes técnicas, permitiendo reconocer la localización anatómica de tal molécula y estimar su nivel de expresión en el SN. Una forma de reconocer la presencia de moléculas consiste en combinar los anticuerpos empleados con moléculas que emiten fluorescencia al ser excitadas por radiación luminosa de determinada longitud de onda

Fluorocromos

Pueden ser excitados con lámparas específicas (mercurio o xenón) acopladas a microscopios ópticos o con láser en los denominados microscopios confocales.

Microscopio confocal

El uso de láser en este microscopio permite hacer un barrido punto a punto por las muestras de tejido obteniendo imágenes confocales que consisten en imágenes de espesor reducido del tejido sin elementos fuera de foco. Mediante estas técnicas se hace posible realizar mapeos funcionales del cerebro tras la estimulación neuronal que se produce normalmente durante la realización de tareas conductuales. Puede construir imágenes tridimensionales.

Métodos de tinción

Método de Golgi: reacción negra. Uso de sales de plata, permitio conocer las características morfológicas de las células nerviosas siendo posible diferencias el cuerpo neuronal, las dendritas y el axón. Teoría neuronal. Brodmann.

Coloración de Nissi: empleo el azul de metileno, puedo diferenciar los cuerpos celulares al marcar ácidos nucleicos (ARN). Penetra en todas las células de una sección.

Técnicas de mielina y trazado de conexiones: se usa para obtener info adicional sobre la conectividad neuronal o procesos neurodegenerativos combinando la indo obtenida de tinciones que resaltan los cuerpos neuronales con el análisis de secciones teñidas con colorantes que marcan selectivamente las prolongaciones nerviosas.

Neurogénesis adulta- Revelado inmunohistoquímico de la bromodesoxiuridina (BrdU)

Se emplean anticuerpos dirigidos contra marcadores moleculares que permiten el reconocimiento de las neuronas de nuevo nacimiento y sus cambios fenotípicos y referentes a la localización anatómica, producidos durante su crecimiento y maduración hasta convertirse en neuronas adulta integradas funcionalmente en las redes neurales preexistentes.

BrdU

Es un análogo de la timidina que tiene la capacidad de ser incorporado por células en proceso de división durante la fase S de la mitosis. Una vez incorporado el ADN nuclear de las células en división permanecerá igualmente en el núcleo de las células hijas. Generalmente es inyectada intraperitonealmente en animales experimentales.

Hibridación in situ

Utilizada para la localización anatómica y cuantificación relativa de la expresión de genes. Se utilizan sondas de ARN o ADN creadas por el investigador que se hibridarán (entrelazarán) con segmentos de ARNm complementarios que llevan la instrucción para la síntesis de determinadas proteínas.

Las sondas pueden ser marcadas con elementos radioactivos o con moléculas antigénicas y el conjunto sonda-ARNm se revela posteriormente mediante autorradiogradía o análisis inmunohistoquímico. El revelado se realiza cubriendo las muestras de tejido con películas o emulsiones fotográficas que son sensibles a la radiactividad emitida por la sonda.

Técnicas de conteo: estereología

Clave en los análisis de los estudios histológicos-cuantificación de los diferentes elementos anatómicos o moleculares resaltados a través de las distintas técnicas o métodos de tinción.

Pueden implicar desde estimaciones del número de neurona, células gliales o sinapsis encontradas en una región cerebral hasta el cálculo del volumen de un núcleo cerebral o del tamaño de las propias células nerviosas, sus prolongaciones y sinapsis u otros elementos subcelulares.

Estereología

Conjunto de métodos dirigidos a obtener información cuantitativa no sesgada de carácter geométrico-estradístico de un objeto de interés tridimensional, a partir de secciones bidimensionales del propio objeto.

Técnicas de disector o fraccionador óptico

Permiten estimar el número de partículas contenidas en un núcleo cerebral en aquellos casos en que se emplean secciones relativamente gruesas y es posible realizar secciones ópticas de estas secciones.

Se contabilizan un número de reducido de partículas que caen dentro de una serie de marcos de referencia o disectores que se sitúan de forma aleatoria dentro de la región interés, ocupando un volumen conocido.

Principio de Cavalieri

Permite obtener estimaciones no sesgadas a partir del área ocupada por la región de interés previamente seccionada de forma sistemática, es decir, produciendo cortes separados a intervalos regulares. A partir de imágenes digitalizadas y con un software el área de interés puede ser calculada a través del trazado de sus límites y fiinalmente para obtener la estimación del volumen se multiplica la suma de las áreas obtenidas de la región de interés en todas las secciones por la distancia existente entre secciones.

Tomografía Computarizada

La persona yace sobre su espalda con la cabeza situada dentro de un gran cilindro que contiene la fuente de rayos X en un lado y el detector en otro lado.

El emisor y el receptor van rotando alrededor de la cabeza, obteniendo imágenes desde distintas perspectivas. El emisor general un único haz de rayos formando un plano, de esta forma llegará al receptor con mayor o menor intensidad según la densidad del tejido que traspase en cada uno de los cortes que realice.

Técnica de rayos X

Consiste en la emisión de radiaciones electromagnéticas de la misma naturaleza que las ondas de radio o las microondas hacia una zona del organismo, con el fin de impresionar una placa fotográfica situada detrás de la región irradiada.

Colores

Blanco (hueso)

Negro (Líquido cefalorraquídeo)

¿Qué se puede observar?

Podemos distinguir la SG y la SB y pueden verse los ventrículos y otras estructuras cerebrales con una resolución de varios milímetros.

Límites de la TC

Invasiva y baja resolución espacial y temporal. Radiación.

Resonancia magnética

Técnica de imagen que ofrece mayor resolución morfológica y anatómica, su resolución espacial puede ser inferior al milímetro y su resolución temporal inferior al segundo.

Está permitido investigar los vínculos entre las características morfológicas, la función de los tejidos, el metabolismo, el volumen sanguíneo y la hemodinámica tanto en personas sanas como en pacientes con algún tipo de alteración.

Es inocua.

Se basa en el hecho físico de que un pequeño porcentaje de los protones de hidrógenos que componen el agua presente en el cuerpo humano son capaces de captar energía y alterar su orientación espacial cuando incide sobre ellos un pulso electromagnético de radiofrecuencia.

Tesla

Unidad de medida de electromagnetismo dentro del sistema internacional de unidades (SI). 1T equivale a 10.00 gauss (G) en el sistema cegesimal de unidades.

El campo magnético empleado para RM (1-3T) es aproximadamente unas 30.000 a 80.000 veces superior al campo magnético de la Tierra.

Cómo funciona la RM

Se emplean ondas electromagnéticas para “bombardear” los tejidos a frecuencias de radio del orden de los megahercios. Estos protones hacen de antena emisora y receptora, de modo que la interrupción del pulso provoca la reorientación del núcleo con magnetismo, que pasa de un estado de alta energía a uno de relajación.

Frecuencia de RM

Hace referencia a la frecuencia específica con la que cada núcleo con magnetismo resulta sensible.

Contraste en RM

Es posible obtener diferentes tipos de imagen que informan sobre las propiedades de los distintos tejidos observables en el SNC. Cada una de las imagenes muestra un contraste diferentes (niveles de gris), lo que permite distinguir tejidos.

El contraste de la imagen dependerá del instante en el que se adquiera la imagen en cuestión, ya que los dif tejidos se comportan de manera distinta.

Imágenes en T1 y T2

Tienen un alto contraste, lo que permite distinguir con claridad las diferencias entre SG, SB y líquido cefalorraquídeo.

Las imágenes T1 informan sobre la anatomía y permiten la detección de cambios morfológicos.

Las imágenes T2 aportan información sobre la fisiopatología, siendo muy útiles en la localizaicón de lesiones en el SNC.

¿Para qué es útil la RM?

Para identificar las lesiones de un paciente, ya que éstas general variaciones en la señal proveniente de la relajación de los protones de hidrógeno en las regiones cerebrales sobre las que se sitúan y por lo tanto pueden ser observadas en las imágenes obtenidas. Tumores cerebrales, accidentes cerebrovasculares o trumatismos craneoencefálicos.

Volumetría

Tiene como objetivo estudiar las propiedades morfológicas de una estructura anatómica determinada, como el volumen, la longitud, etc.

Morfometría basada en vóxeles

Permite investigar las diferencias focales en la anatomía cerebral, incluyendo pequeñas diferencias entre individups.

Es posible comparar la concentración de SG de una región del cerebro entre diferentes grupos de individuos o en el mismo individuo a largo tiempo.

Se necesitan imágenes de RM con alta resolución para su segmentación (procedimiento por el que se separa la SG, la SB y el líquido cefalorraquídeo) y su normalización (deformando la imagen del cerebro hasta situarla en un tamaño estándar utilizado por la mayoría de investigadores), lo que permite realizar análisis estadísticos para cada uno de los vóxeles que forman la imagen y estudiar grupos + o - grandes de individuos

Imágenes de difusión por RM

Todas las moléculas manifiestan un mov. térmico cuando se temperatura es mayor que el cero absoluto.

Se basan en un movimiento browniano de las moléculas de agua en el espacio, de modo que, la intensidad de cada vóxel de la imagen está reflejando una medida de la tasa de difusión de las moleculas de agua en ese pequeño espacio.

Tensor de difusión

Permite estudiar la direccionalidad y la magnitud de la difusión del agua, y la visualización en vivo de la microestructura de los tejidos, aportando detalles sobre las características y la integridad de la sustancia blanca cerebral.

Implica la obtención de imágenes sensibles al mov de las moléculas de agua en almenos seis direcciones. Se pueden calculas diferentes índices que describen la microestructura de la SB.

Coeficiente de difusión aparente DTI

Medida de la magnitud del movimiento molecular dividido por la difusividad total; la anisotropía fraccional, que es una medida relacionada con la direccionalidad de la difusión y con la forma del tensor de difusión en cada vóxel, la anisotropía relativa que es una proporción entre las partes anisotrópica e isotrópica del tensor, y el volumen ratio que refleja la relación entre volumen del elipsoide y el de una esfera cuyo radio es la difusividad media.

Imágenes por espectro de difusión

Permite un mayor nivel de análisis y detección de la dirección de las fibras, sobre todo aquellos lugares donde las fibras se cruzan, algo que es complejo de analizar mediante técnicas convencionales de DTI.

Tractografía

Tipo de imagen que se obtiene a partir de imágenes de DTI. La info direccional de las imágenes puede ser utilizada para seguir la ruta de algunos de los tractos principales, lo que permite la visualización de las fibras de SB cerebral en imágenes 3D

Espectroscopia por RM (ERM)

Se pretende cuantificar la concentración de protones de algunos compuestos químicos que se encuentran diluidos en el medio acuoso de los tejidos, en el cual realizan funciones metabólicas específicas.

Es una técnica que permite la medición incruenta de la concentración de determinados metabolitos en una región de interés seleccionada en el cerebro.

Metabolitos

* N-Accetilaspartado (NAA). Indica la densidad de neuronas y guarda relación con la capacidad de recuperación neuronal tras una lesión.
* Creatina. Se utiliza como metabolito de referencia ya que la longitud del pico que genera suele ser constante y refleja el estado del sistema energético celular y su almacenamiento.
* Colina. Precursos de la síntesis de acetilcolina y de la fosfatidilcolina de las membranas celulares. Se puede tomar como un marcador de aumento del metabolismo de las membranas.
* Mioinositos. Marcador específico glial
* Lactato: marcador de metabilismo anaerobio, de modo que este pidco no es detectable en el SNC sano, pero sí en condiciones patológicas, como la isquemia/hipoxia.
* Lípidos móviles. Se toman como marcadores de necrosis, de gran utilidad en determinadas situaciones patológicas.

Registro de la actividad eléctrica de neuronas únicas y pequeños grupos

Se insertan uno o varios microelectrodos en el tejido cerebral. En función del tipo de sensor empleado, la actividad registrada corresponderá bien a cambios en el potencial de membrana de una neurona individual, bien los del potencial de un conjunto más amplio de neuronas que permanecen próximas entre sí.

Patch-clamp

Conjunto de técnicas electrofisiológicas que permiten el estudio del comportamiento de canales iónicos individuales en células nerviosas mediando el pinzamiento de la membrana celular empleando micropipetas de vidrio.

¿Cómo se hace la situación de registro?

Se insertan uno o varios microelectrodos en el tejido cerebral. En función del tipo de sensor empleado, la actividad registrada corresponderá bien a cambios en el potencial de membrana de una neurona individual, bien a los del potencial de un conjunto más amplio de neuronas que permanecen próximas entre sí.El registro en neuronas individuales trata de establecer diferencias de descarga respecto a dichos niveles basales.

Principal objetivo del registro de la actividad de las neuronas

Se centra en el estudio de las variaciones del potencial eléctrico generadas por las variaciones en la tasa de disparo de dichas células ante distintas manipulaciones experimentales.

Células de lugar

Se descargan cuando los animales se sitúan en localizaciones precisas del espacio y permiten informar al sujeto de su posición.

Uso de microelectrodos con punta de mayor tamaño

Ofrece a los investigadores la posibilidad de estudiar el comportamiento de grupos celulares funcionalmente relacionados. Este tipo de experimentos puede ayudar a explicar la forma en que se produce la codificación neuronal en los procesos cognitivos.

Es invasiva.

Experimento en animales

Permiten observar in vivo la actividad neuronal durante la realización de diversas tareas con demandas cognitivas específicas

Joaquin Fuster

Utilizó esta metodología con primates. Estableció la importancia de determinadas porciones de las cortezas prefrontales en el mantenimiento a corto plazo de información relevante para la tarea en curso.

Resultados: existen neuronas en las cortezas prefrontales dorsolaterales que permanecen activadas durante dichos intervalos de tiempo y cuya finalidad consistiría en mantener activa la información relativa a la localización de la señal que marca la recompensa.

“Mantas de electrodos”

Están formadas por una superficie de material flexible que incorpora una serie de electrodos (20-60) cuya distancia entre sí determinará el nivel de resolución espacial de las respuestas observadas. Se sitúan sobre la superficie del cerebro de los individuos (subduralmente), con el fin de registrar la actividad de la superficie cerebral.

\-Mayor nivel de resolución espacial en la localización de la actividad eléctrica del cerebro.

Electroencefalograma y potenciales evocados

Es una técnica de registro de la actividad eléctrica cerebral no invasiva que proporciona info neurofisiológica con una precisión de milisegundos y que, por lo tanto, ayuda a revelar dicha dinámica de la función cortical.

¿Qué pasa cuando una neurona es excitada?

La permeabilidad de la membrana que la envuelve cambia, permitiendo la libre circulación de iones a su través (principalmente sodio). Transcurrido un periodo de tiempo corto, se restaura el equilibrio inicial.

El movimiento de iones da lugar a una corriente dentro de la célula, transmitida a los tejidos cercanos y denominada “corriente de volumen”.

Tipos de actividad neuronal

1. Potencial de acción (propagación del campo eléctrico a lo largo de las fibras nerviosas): Es un cuadripolo, cyudos campos eléctrico y magnético decaen más rápidamente que los del dipolo.
2. Potenciales postsinápticos: dipolo eléctrico que dura varias decenas de milisegundos. La duma de dicho flujo da por resultado potenciales de conducción de volumen que pueden ser registrados con el cuero cabelludo, como en el caso del EEG.

Dipolo

Sistema de dos cargas de signo opuesto e igual magnitud cercanas entre sí.

Constituye una de las técnicas de localización de actividad electromagnética cerebral más simples y considera que los potenciales cerebrales registrados en la superficie del cuero cabelludo son generados por una sola fuente o número limitado de ellas por unidad de tiempo.

¿Qué son los canales de registro que muestra el EEG?

Corresponde a la diferencia de potencial registrada por cada electrodo en la región cerebral adyacente a él.

Potenciales evocados cerebrales

Son fluctuaciones de voltaje visibles en el EEG e inducidas por los cambios de la actividad del cerebro, que están asociadas temporalmente a la ocurrencia de estímulos sensoriales, motores o sucesos cognitivos.

Proporcionan una medida directa y no invasiva del curso temporal de la actividad cerebral y consisten en una secuencia de fluctuaciones de voltaje positivas y negativas, denominadas componentes (exógenos-tempranos y endógenos-tardíos).

¿Qué reflejan los componentes?

Diferentes procesos sensoriales, motores y cognitivos que se clasifican en función de su distribución en el cuero cabelludo, su respuesta a la variables experimentales, su polaridad y su latencia.

Amplitud

Proporciona un indicador de la extensión de la actividad neural y de cómo el componente responde funcionalmente a las variables experimentales

Latencia

Momento temporal en el que el pico de amplitud tiene lugar, aporta información sobre el curso temporal de dicha activación.

Distribución en el cuero cabelludo

Proporciona info del gradiante de voltaje de un componente en un momento temporal concreto, y suele relacionarse con las estructuras anatómicas subyacente. La distribución espacial de éste aporta info complementaria a la ofrecida por la amplitud y la latencia, permitiendo la realización de inferencias para determinar si 2 estímulos generan patrones de la actividad neural diferentes y por lo tanto, procesos funcionales distinto.

Adquisición

Constituye la primera fase del registro de la actividad eléctrica cerebral. Los electrodos son los captadores de dicha señal y deben estar compuestos de materiales conductores químicamente inactivos -como el otro, la plata o el platino-. para evitar que alteren el registro. Se aplican con el uso de gel electrolítico (salino) y abrasivo que contribuye a reducir la resistencia de la piel producida por el estrato córneo. Sistema 10-20.

Amplificación

Los factores de amplificación más empleados aumentan la señal de entrada registrada por los electrodos entre 100.000 y 1.000.000 de veces.

Su uso ejercerá de filtro ante posibles fuentes no relacionadas con la actividad que se desea medir, debido al principio de rechazo o cancelación de la señal común: la señal amplificada es la diferencia entre los valores de entrada; cuando a dos electrodos llega la misma señal, el amplificador registrará una actividad igual a cero.

Permite eliminar algunas de las fuentes indeseadas de actividad.

Promediado

La obtención exitosa de un componente es una función que depende de la razón entre la señal y el ruido medidos durante el registro. Esta función está determinada por la amplitud del componente en relación con la amplitud de la actividad EEG de fondo, el número de ensayos que hayan sido promediados para la obtención de una onda, y la cantidad de artefactos (o ruido eléctrico) contenida en el registro original.

Representación gráfica

Uso de ejes de coordenadas voltaje-tiempo, el potencial evocado aparece como una curva o sucesión de crestas y valles para cada uno de los electrodos de registro.

Mapas topográficos.

Representación derivada de la amplitud y la latencia de los componentes, pueden tomar dos formas fundamentales: mapas de rango de voltaje (reflejan la suma de actividad cortical y subcortical) y mapas de densidad de corriente (representa la actividad cortical de la superficie del cuero cabelludo mediante el uso de algoritmos de filtrados que eliminan la conducción de volumen de la actividad subcortical).

Análisis

Implica de forma convencional la comparación de la amplitud o la latencia de un componente dado en distintas condiciones experimentales (diseños de medidas repetidas) o la comparación de la misma condición experimental entre grupos de individuos con características diferentes (diseños de medidas independientes).

Magnetoencefalografía (MEG)

Se registran los débiles campos magnéticos (del orden de femtoreslas-fT) originados por las corrientes eléctricas que se generan en el cerebro.

Registrará fundamentalmente los potenciales neuronales postsinápticos.

Es una tpenica adecuada para medir la actividad de las neuronas situadas en las cisuras o surcos, las cuales suponen dos tercios de la superficie de la corteza

Registros de MEG

Se realizan utilizando un neuromagnetómetro compuesto por un número variable de sensores de campo magnético. Posteriormente los campos magnético evocados de cada ensayo se promedian juntos y se procede a la eliminación de los posibles artefactos aparecidos en el registro.

Artefactos de registrp de MEG

Movimientos de los ojos y parpadeos, actividad musculas de la cara y el cuello y la actividad cardiaca.

Análisis espectral

Constituye una fuente de info adicional sobre las señales electromagnéticas cerebrales y la relación de éstas con los procesos cognitivos.

Basado en la utilización de la transformada rápida de Fourier, consiste en estimar la contribución de las distintas frecuencias a las señales del EEG o potenciales evocados registrados.

Fases del sueño

Ritmo beta- estado de alerta durante la vigilia o sueño REM.

Ritmo alfa- estado de relajación (ojos cerrados).

Ondas theta y delta- fases de sueño reparador o sueño profundo.

Tomografía electromagnética de baja resolución (LORETA)

Consiste en un algoritmo para la localización de fuentes de actividad electromagnética en el cerebro a partir de las señales registradas en la superficie del cerebro, suponiendo que las neuronas vecinas se activan de forma sincrónica generando un campo eléctrico de orientación similar y que la señal registrada en la superficie del cerebro tiene origen principal en la sustancia gris cerebral

Tomografía por emisión de positrones (PET)

Permite detectar cambios en el metabolismo o en el flujo sanguíneo del cerebro mientras los individuos realizan tareas de laboratorio.

Aprovecha la necesidad de los tejidos de determinadas sustancias químicas como el O2, el H o la glucosa para establecer relaciones entre la actividad cognitiva y la actividad metabólica de distintas regiones del cerebro. Al marcar radiactivamente una de las sustancias e inyectarla en sangre (intravenosa- durante la condición de control y durante la condición experimental), se consigue que la sustancia quede fijada al tejido de la consume. Una vez fijada y transcurrido un tiempo, los átomos inestables del isótopo liberan positrones que se aniquilarán al contactar con los electrones de otros átomos circundantes. Dicho proceso de aniquilación generará en última instancia dos fotones que se desplazarán a la misma velocidad pero en sentido opuesto.

Trazadores radiactivos del PET

Carbono -11, nitrógeno -13, oxígenos -15 o flúor -18

Estudios que permite realizar el PET

Sobre el flujo sanguíneo regional, transporte de sustancias a través de las membranas, mapeo de proyecciones axonales mediante difusión anterógrada y retrógrada, medidas de plasticidad neuronal o estudios de la acción de determinadas sustancias químicas en los diferentes subsistemas del cerebro.

Limitantes del PET

Baja resolución espacial (5-10 mm) y su alta invasividad.

Resonancia Magnética funcional (RMf)

Permite detectar cambios en el metabolismo o en el flujo sanguíneo del cerebro mientras los individuos realizan tareas de laboratorio.

Imagen obtenida mendiante el contraste dependiente del nivel de oxígenos en la sangre (BOLD).

Ventajas de la RMf

No invasiva, fácil implementación, alta resolución espacial, adecuada resolución temporal y fiabilidad de la señal obtenida. Ofrece resultados robustos y en la mayoría de las ocasiones, fácilmente reproducibles y congruentes.

¿En qué se basa la RMf?

En el hecho de que la desoxihemoglobina en etirocitos intactos es paramagnética (interactúa con el campo magnético), mientras que la oxihemoglobina es diamagnética (no genera alteraciones del campo magnético a su alrededor).

Momentos importantes en la obtención de imágenes

LB (reposo) y periodos de activación (realización de una tarea).

Se alternan en periodos de 20-30 seg, durante 5 min.

Diseño ligado a eventos

Los estímulos se presentan de un modo análogo a como se hace en estudios de EEG o MEG. La obtención de imágenes no depende de señales procedentes de agente exógenos al cerebro, sino de los cambios endógenos de éste.

Le permite responder preguntas sobre las áreas del cerebro que se encuentran activas en asociación con una tarea específica.

Perfusión

Analizan los cambios en la susceptibilidad magnética causados por el paso de un material de contraste inyectado en el sistema vascular cerebral, generalmente gadolinio. Gráfico de tiempo.

Es posible hacer una cuantificación relativa del volumen sanguíneo cerebral mediante la comparación de éste en una región determinada con el obtenido en la SB cerebral.

Ventajas y desventajas de perfusión

Ventajas: su especificidad es mayor, proporcionan información sobre la línea de base y ofrecen mayor info cuantitativa. Se puede combinar con el contraste BOLD.

Desventajas: ofrecen menos resolución temporal y menos contraste entre señal y ruido que el contraste BOLD

Etiquetado de espín arterial (ASL)

Permite la medición del flujo sanguíneo cerebral en vivo, proporcionando mapas de perfusión, sin que sea necesaria la inyección de un agente de contraste externo.

¿Cómo se realiza el ASL?

Utiliza un marcaje magnético de la sangre antes de su entrada en el cerebro (a la altura del cuello). La sangre se marca magnéticamente como un trazador endógeno del volumen sanguíneo y se adquieren las imágenes y estas son comparadas con otras en las que no existe ese marcaje. El cálculo de la diferencia permite obtener estos mapas de perfusión.

Ventajas y desventajas del ASL

Ventajas: aporta medidas cuantitativas del volumen sanguíneo cerebral de calidad en regiones en las que otras técnicas obtienen peores resultados, como las cortezas orbitofrontales. Proporciona mejores resultados que otras técnicas en periodos de activación relativamente largos.

Desventajas: peor relación entre señal y ruido, puede ser menos sensible para la detección de pequeñas áreas de activación.

Clasificación y tipos de lesiones experimentales

Mecánicas: aspiración e incisiones con bisturí para eliminar la conducción de una vía nerviosa.

Electrolíticas: destrucción de tejido nervioso por paso de corriente continua o alterna.

Bloqueo criogénico: bloqueo de actividad neural reversible por enfriamiento.

Químicas: por inyección de sustancias que alteran la estructura o función nerviosa de forma transitoria o permanente. -Farmacológica

\
Has reversibles y no reversibles y selectivas y no selectivas.

Cirugía estereotáxico

Implica la utilización de un aparato esterotáxico para fijar la posición de la cabeza de los animales y un atlas esterotáxico con las coordenadas espaciales de todos los núcleos y áreas cerebrales conocidos. También se puede utilizar en humanos y tienen como objetivo dirigir con precisión una cánulas o electrodo.

Falta de especificidad

Primeros estudios de lesión

Empleaban el método de aspiración del tejido y descargas eléctricas de alta intensidad

Método químico

MPTP (1-metil-4-fenil-1,2,3,6-tetrahidropiridina), genera lesiones específicas específicas en las neuronas dopaminérgicas (modelo de estudio de parkinson).

Manipulación farmacológica

Efectos transitorios y reversibles. Las técnicas de inactivación cerebral en ocasiones puede emplearse en seres humanos.

Sustancias como los antagonista de acetilcolina han sido empleadas para producir amnesias transitorias durante las cuales los sujetos experimentales no recuerdan la información aprendida en los instante durante los que la sustancia permanecía inactiva.

Manipulaciones de ADN

Pueden consistir en la eliminación de algún gen (knockout) clave para el desarrollo de la estructura o de la función cerebral o en la incorporación de genes patológios humanos en el genoma de los animales experimentales (modelos transgénicos o knockin)

Anestesia cerebral

John Wada: conducción de un catéter a través de la vía de la arteria femoral hasta la arteria carótida interna, lugar donde se libera una sustancia anetésica denominada amital sódico.