Cultura

Cerebro

Este invento de 22 millones de dólares nos muestra el cerebro con un nivel de detalle nunca visto

El NextGen 7T permite ver neuronas con 50 veces más resolución que lo que logran los hospitales modernos

Imagen por resonancia magnética de difusión, llamada tractografía, de los haces de axones que las neuronas envían a lo largo de la materia blanca del cerebro, que se encuentra en el interior de la materia gris de la corteza en la superficie del cerebro. Las imágenes revelan la circuitaría de comunicación que se extiende por toda la materia blanca desde la corteza circundante.
Imagen por resonancia magnética de difusión, llamada tractografía, de los haces de axones que las neuronas envían a lo largo de la materia blanca del cerebro, que se encuentra en el interior de la materia gris de la corteza en la superficie del cerebro. Las imágenes revelan la circuitaría de comunicación que se extiende por toda la materia blanca desde la corteza circundante. An T. Vu, UCSF, y David FeinbergUC Berkeley y Advanced MRI Technologies

El cerebro está compuesto por 86.000 millones de neuronas y cada una de ellas establece unas 7000 conexiones con otras neuronas. Eso son más de 600 millones de millones de conexiones, un 6 seguidos de 14 ceros: 600.000.000.000.000. Si contaras una conexión cada segundo tardarías unos 19 millones de años en contarlas todas, prácticamente el tiempo que llevan extintos los mamuts. Así que, ahora que lo hemos puesto en cifras, está más claro lo importante que resulta diseñar tecnologías capaces de estudiar en detalle esa inmensa cantidad de información. Y, por eso, el NextGen 7T promete ser el siguiente paso de la neurociencia, abriendo caminos que hasta ahora estaban inexplorados.

En muy resumidas cuentas, el NextGen 7T es una máquina de resonancia magnética parecida a la que podemos encontrar en cualquier hospital, solo que con una resolución 125 veces superior. Dicho de otro modo, si estas máquinas permiten ver nuestro interior como si estuviéramos hechos de infinidad de píxeles de tres dimensiones (cubos llamados vóxeles), cuanto más pequeños sean esos vóxeles más resolución tendremos, porque cabrán más en una misma persona, del mismo modo que caben más píxeles en una pantalla si son más pequeños, dando mayor resolución. De repente, los detalles están compuestos por 2000 píxeles en lugar de 4, que permiten representar muchos menos detalles. Pues bien, si hasta ahora lo normal era que cada voxel resumiera unas 600.000 neuronas, los de NextGen 7T engloba solo 850. Un nivel de detalle inaudito que podría revolucionar la neurociencia.

Imanes y sangre

Tal vez convenga recordar qué es exactamente una máquina de resonancia magnética. Se trata de un gran cilindro hueco a través de cuyas paredes giran descomunales imanes. La resonancia magnética hace vibrar los átomos del objeto a estudiar y gracias a ello pueden tomar información sobre su naturaleza. En función de cuánto tarden en volver a quedarse “quietos” podemos deducir de qué elementos se trata y, por lo tanto, deducir el tipo de tejido que están estudiando. No obstante, algunas resonancias magnéticas van un paso más allá, como las resonancias magnéticas funcionales.

Al añadir el adjetivo “funcional” nos referimos a un proceso por el cual, la máquina de resonancia es capaz de diferenciar la sangre oxigenada que llega a los tejidos de la no oxigenada que sale de ellos y, por lo tanto, detectar cambios en el flujo sanguíneo de una parte concreta del cuerpo. En el caso del cerebro, parece que esta diferencia entre el flujo que llega y que se va está parcialmente relacionado con lo activa que esté esa parte del miso.

Una comparación de escáneres cerebrales humanos utilizando el MRI NexGen 7T a una mayor resolución (izquierda) frente a un escáner convencional de 7T (centro) y el escáner estándar de 3T de un hospital (derecha). Con una resolución más alta, los neurocientíficos pueden localizar de manera más precisa las señales (naranja) en el cerebro para comprender la normal circuitaría cerebral y los cambios asociados con trastornos cerebrales.
Una comparación de escáneres cerebrales humanos utilizando el MRI NexGen 7T a una mayor resolución (izquierda) frente a un escáner convencional de 7T (centro) y el escáner estándar de 3T de un hospital (derecha). Con una resolución más alta, los neurocientíficos pueden localizar de manera más precisa las señales (naranja) en el cerebro para comprender la normal circuitaría cerebral y los cambios asociados con trastornos cerebrales.David Feinberg y Alex BeckettUC Berkeley y Advanced MRI Technologies

Una cuestión de tiempo

Es una de las técnicas que más resolución espacial nos da para saber exactamente los puntos activos del cerebro, aunque, también es cierto que le falta algo de resolución temporal comparado con otras técnicas más clásicas, como la electroencefalografía, que nos indica con mucha más claridad cuándo se ha activado esa parte que estamos estudiando. Por suerte, los imanes utilizados por NextGen 7T tienen una velocidad muchísimo mayor para activarse y “apagarse”, permitiendo reducir un poco más la inexactitud temporal de este método.

No obstante, sigue siendo una limitación relevante de este artefacto que ha costado 22 millones de dólares. Los 13,4 millones iniciales fueron aportados por la Iniciativa de Investigación Cerebral a través del Avance de Neurotecnologías Innovadoras (BRAIN) del Instituto Nacional de Salud (NIH) de EE. UU. y la parte restante por la Oficina del Canciller de UC Berkeley y el Weill Neurohub. Un dinero bien invertido a tenor de los resultados, sin duda, pero que debe despertar cierta cautela.

Durante las últimas décadas la potencia epistemológica de las resonancias magnéticas funcionales ha encandilado a los neurocientíficos y, aunque ha traído una gran cantidad de información valiosa, también ha contribuido a inyectar ruido en la disciplina. Porque no siempre se utiliza como se debe y los resultados en ocasiones se procesan con poco cuidado, dando lugar a datos sin el suficiente rigor. Una inversión como esta es el mejor de los incentivos para aumentar el uso de este tipo de máquinas y, aunque ahora sean más precisas, sus resultados se siguen pudiendo malograr. Y es que la tecnología no trae ni buenas ni malas noticias, solo las pone a nuestra disposición para que nosotros, desde una dimensión más social, política o incluso económica, hagamos que se decanten para un lado o para el otro.

QUE NO TE LA CUELEN:

  • Ninguna técnica de neuroimagen es perfecta, todas tienen sus puntos fuertes y débiles, por lo que la clave está en usarlas respetando sus limitaciones y complementándolas con otras técnicas.

REFERENCIAS (MLA):

  • “Next-generation MRI scanner designed for ultra-high-resolution human brain imaging at 7 Tesla” Nature Methods  10.1038/s41592-023-02068-7