Ingenieros biomédicos y neurólogos de la Universidad de California en Davis han desarrollado un nuevo método no invasivo para medir el flujo sanguíneo cerebral con luz, que se utiliza para detectar la activación cerebral. El nuevo método, la espectroscopia de onda difusora interferométrica funcional, o fiDWS, promete ser más económico que la tecnología existente y podría utilizarse para evaluar lesiones cerebrales o en investigaciones neurocientíficas. El trabajo se publica el 12 de mayo en Science Advances. (Artículo revisado por la Dra. Emily Henderson, y publicado por el sitio web de información médica news-medical.net.) – Imagen de kjpargeter – www.freepik.com.
«Ahora podemos evaluar qué tan bien el cerebro regula el flujo sanguíneo e incluso detectar la activación cerebral de manera no invasiva en humanos adultos, utilizando principios similares a la resonancia magnética funcional (fMRI), pero a una fracción del costo». – Vivek Srinivasan, autor principal del estudio y profesor adjunto adjunto, Ingeniería Biomédica, Universidad de California Davis –
El cerebro humano constituye el 2% de nuestro peso corporal, pero toma del 15% al 20% del flujo sanguíneo del corazón. La medición del flujo sanguíneo cerebral es importante para diagnosticar accidentes cerebrovasculares y para predecir daños secundarios en hemorragias subaracnoideas o lesiones cerebrales traumáticas. Los médicos que brindan cuidados intensivos neurológicos también desean monitorear la recuperación de un paciente mediante imágenes del flujo sanguíneo cerebral y la oxigenación.
La tecnología existente es cara y no se puede aplicar de forma continua o al lado de la cama. Por ejemplo, las técnicas actuales para obtener imágenes del flujo sanguíneo cerebral requieren costosos escáneres de resonancia magnética o tomografía computarizada. Existen tecnologías basadas en la luz, como la espectroscopia de infrarrojo cercano, pero también tienen inconvenientes en cuanto a precisión.
El nuevo método aprovecha el hecho de que la luz del infrarrojo cercano puede penetrar a través de los tejidos corporales. Si aplica un láser de infrarrojo cercano a la frente de alguien, la luz se dispersará muchas veces por los tejidos, incluidos los glóbulos. Al captar la señal de fluctuación de la luz que sale del cráneo y el cuero cabelludo, puede obtener información sobre el flujo sanguíneo dentro del cerebro.
Naturalmente, esa señal es extremadamente débil. Srinivasan y el investigador postdoctoral Wenjun Zhou superaron ese problema haciendo uso de la interferometría: la capacidad de las ondas de luz para superponerse, reforzarse o cancelarse entre sí. En particular, a través de la interferometría, una onda de luz fuerte puede impulsar una onda de luz débil aumentando su energía detectada.
Activación de la corteza prefrontal
Primero dividen el rayo láser en rutas de «muestra» y «referencia». El haz de muestra entra en la cabeza del paciente y el haz de referencia se encamina para que se vuelva a conectar con el haz de muestra antes de ir al detector. A través de la interferometría, el haz de referencia más fuerte aumenta la señal de muestra débil.
Esto permitió al equipo medir la salida con el tipo de chip detector de luz que se encuentra en las cámaras digitales, en lugar de los costosos detectores de conteo de fotones. Luego, usan software para calcular un índice de flujo sanguíneo para diferentes ubicaciones en el cerebro.
Srinivasan y Zhou trabajaron con la Dra. Lara Zimmerman, el Dr. Ryan Martin y el Dr. Bruce Lyeth en el Departamento de Cirugía Neurológica de UC Davis para probar la tecnología.
Descubrieron que con esta nueva tecnología, podían medir el flujo sanguíneo más rápidamente y más profundamente debajo de la superficie que con la tecnología actual basada en la luz. Podían medir el flujo sanguíneo cerebral pulsante y también podían detectar cambios cuando a los voluntarios se les daba un leve aumento de dióxido de carbono.
Cuando se les dio a los voluntarios un problema matemático simple, los investigadores pudieron medir la activación de la corteza prefrontal a través de la frente.
Fuente: Universidad de California – Davis
Referencia de la revista: Zhou, W. y col . (2021) Espectroscopia funcional de ondas difusoras interferométricas del cerebro humano. Avances científicos . doi.org/10.1126/sciadv.abe0150.
Vía: news-medical.net