La Ressonància Magnètica cerebral com a eina d’investigació

A molts de nosaltres ja ens han realitzat alguna vegada una exploració de ressonància magnètica cerebral. Als qui encara no, probablement tard o d’hora se la realitzaran, ja que aquesta tècnica d’imatge té cada vegada més aplicacions diagnòstiques. En aquest article, Carles Falcón, doctor en Física i investigador en neuroimatge del BarcelonaBeta Brain Research Center, ens explica com funcionen aquests equips i com s’utilitzen al camp de la investigació, més concretament al de la investigació de l’Alzheimer.

La seva primera experiència va ser un examen de les cervicals. Això va ser un any abans que comencés a treballar com a físic en una ressonància magnètica a l’Hospital Clínic de Barcelona. El Dr. Carles Falcón recorda “un tub llarg, una màquina molt sorollosa i una exploració que no s’acabava mai”. Uns dies després va anar a recollir “un sobre amb imatges i un informe que deia que tot estava bé. Aquella exploració va despertar el meu interès per aquest tipus d’imatges".

Què és un escàner de Ressonància Magnètica cerebral i com funciona?

L’escàner de ressonància magnètica és, bàsicament, un equip que estudia les propietats magnètiques dels teixits. Cada teixit té uns paràmetres magnètics diferents i, encara més important, aquests paràmetres normalment varien quan hi ha una lesió. Aquest fet permet a l’equip de realitzar diferents tipus d’imatges, assignant als diferents paràmetres magnètics que va mesurant una escala de grisos determinada. 

Aquí va una mostra d’imatges de diferents paràmetres (contrastos) de cervell

L’avantatge de tenir la possibilitat d’obtenir diferents contrastos és que permet detectar un nombre més alt de lesions. Les que són invisibles en un tipus de contrast ressalten en un altre, com succeeix amb aquesta lesió isquèmica per obturació d’una artèria:

Per tant, una exploració de ressonància magnètica cerebral acostuma a constar de diverses imatges, cadascuna de les quals s’adquireix en 2-8 minuts. Això determina la duració total de l’exploració.

Però, com funciona l’equip?

Per estudiar les propietats magnètiques dels teixits necessitem un camp magnètic i, per a això, un imant. En definitiva, és el tub: un enorme electroimant (corrent elèctric girant per un circuit que genera un camp magnètic) amb força suficient per aixecar un cotxe. 

Per aquest motiu, la ressonància magnètica està contraindicada en persones que porten marcapassos (podria aturar-se) o altres dispositius metàl·lics, electrònics o magnètics. Quan la persona és introduïda al tub, cadascun dels seus teixits es magnetitza segons les seves característiques; només una mica, però suficient per ser detectat i realitzar l’estudi. L’equip busca la ressonància magnètica dels teixits amb ones de ràdio. 

Aquest és un altre dels avantatges de la ressonància magnètica: no utilitza raigs X ni radiació ionitzant, només ones radioelèctriques en la regió de la freqüència modulada (FM de 63 a 126 MHz, segons l’equip) que són innòcues.

La ressonància magnètica fa que la magnetització dels teixits variï de direcció. Quan acaba la ressonància magnètica es produeix la relaxació magnètica, el camí de tornada a la posició de partida (cada teixit a la seva velocitat). La relaxació magnètica també genera una ona que és recollida per una antena. La informació de l’ona s’envia a un ordinador que reconstrueix la disposició dels teixits, i es genera la imatge. 

La Ressonància Magnètica cerebral com a eina d’investigació

Des del seu origen, la ressonància magnètica ha despertat l’interès dels científics. Per al Dr. Falcón "la seva versatilitat permet obtenir no només imatges anatòmiques en diferents contrastos, sinó també imatges dinàmiques i funcionals, una informació extremadament útil en la comprensió del funcionament del cervell i dels processos relacionats amb qualsevol patologia. El que abans només es podia comprovar en estudis post-mortem, ara és visible in vivo amb exploracions, una mica molestes però innòcues, d’aproximadament una hora de duració".

La diferència principal entre la ressonància magnètica utilitzada per a diagnòstic o com a instrument d’investigació és la precisió, molt més gran en el cas de la investigació, i sovint el tipus d’informació que s’obté dels teixits. Fem un repàs d’algunes exploracions d’investigació en neuroimatge amb ressonància magnètica:

1) Imatges anatòmiques

L’objectiu és conèixer amb la màxima precisió possible l’anatomia del cervell; prendre mesures fiables que puguin ser monitoritzades al llarg del temps. La diferència amb les imatges equivalents de diagnòstic és només la resolució. 

Avall un exemple d’una imatge de diagnòstic (esquerra), el seu equivalent en investigació (centre) i superresolució (dreta). La primera és suficient per descartar patologia, però en ella les mesures quantitatives serien imprecises perquè les vores estan difuminades.

2) Imatges anatòmiques sense valor diagnòstic

Aquest cas seria, per exemple, l’estudi dels tractes de substància blanca que informen de quina part del cervell està connectada amb una altra part i la fortalesa d’aquestes connexions (exemple avall). Aquesta informació ens permet entendre l’estructura en xarxa del cervell i els seu funcionament quan realitzem diferents tasques.

3) Imatges funcionals

Complementària a l’anterior. Determina quina part del cervell s’activa o es desactiva quan realitzem una tasca determinada i ens permet entendre com funciona el cervell (avall, l’activació quan escoltem música emotiva, amb l’activació del còrtex auditiu -lateral-, emocional -central- i frontal -superior-), i quina part funciona malament quan existeix una disfunció mental. També permet determinar quines parts del cervell treballen de manera sincronitzada en estat de repòs de l’activitat mental.

4) Imatges dinàmiques

Per exemple, les mesures de flux en un vas sanguini, que permeten determinar quanta sang i a quina velocitat passa per una determinada artèria; les caròtides a la imatge d’avall. També permet determinar, de manera indirecta, alguns paràmetres com per exemple la rigidesa de les artèries o les plaques de lípids, que ajuden a determinar el risc vascular d’una persona.

5) Anàlisi químic del teixit en una ressonància magnètica cerebral

Permet determinar l’equilibri químic d’un conjunt de metabòlits d’una part determinada del cervell, en aquest cas al lòbul parietal (quadrat vermell). Quan hi ha la sospita d’alguna malaltia, aquest equilibri canvia. Això permet entendre què està passant des del punt de vista bioquímic sense haver de realitzar una biòpsia i, a la llarga, ens pot ajudar a predir canvis abans que es reflecteixin anatòmicament.

Cada any s’afegeixen noves tècniques de ressonància magnètica cerebral a les més de cinquanta ja existents. És una tècnica jove, molt viva i encara en fase de desenvolupament. 

Aquí només s’ha exposat una mostra dels tipus d’imatge més emprats en neuroimatge.

L’ús de la ressonància magnètica cerebral en la investigació de la prevenció de l’Alzheimer

Un dels objectius del BarcelonaBeta Brain Research Center, el centre d’investigació de la Fundació Pasqual Maragall, és poder determinar els canvis del cervell en les fases més incipients de la malaltia d’Alzheimer, molt abans que apareguin els símptomes clínics, per poder realitzar accions terapèutiques eficaces abans que el procés sigui irreversible (mort neuronal). 

Per això, als voluntaris del projecte ALFA se’ls realitza una o més exploracions de ressonància magnètica cerebral; en elles es determinen mesures de gran precisió de determinats paràmetres morfològics i funcionals que es veuen afectats en estats avançats de la malaltia.

Això permetrà caracteritzar l’envelliment normal i buscar mètodes diagnòstics per detectar la presència d’un envelliment patològic molt abans del que s’aconsegueix actualment. Aquest fet ajudarà a localitzar els mecanismes implicats en la malaltia i, per tant, permetrà dissenyar i validar teràpies. També possibilitarà avaluar (mitjançant estudis estadístics d’imatge, com per exemple la ressonància magnètica cerebral) fins a quin punt els factors de risc intervenen en l’origen o acceleren el desenvolupament de la malaltia, la qual cosa potenciarà el disseny d’estratègies de prevenció de l’Alzheimer.