La Resonancia Magnética cerebral como herramienta de investigación

A muchos nos han realizado alguna vez una exploración de resonancia magnética cerebral. A los que todavía no, probablemente tarde o temprano se la realizarán, pues cada vez esta técnica de imagen tiene más aplicaciones diagnósticas. En este artículo, Carles Falcón, doctor en Física e investigador en neuroimagen del BarcelonaBeta Brain Research Center, nos explica cómo funcionan estos equipos y cómo se utilizan en el campo de la investigación, en concreto, de la investigación de la enfermedad de Alzheimer.

Su primera experiencia fue un examen de las cervicales. Eso fue un año antes de que empezara a trabajar como físico en una resonancia magnética en el Hospital Clínic de Barcelona. El Dr. Carles Falcón recuerda “ un tubo largo, una máquina muy ruidosa y una exploración que no se acababa nunca”. Unos días después fue a recoger “un sobre con imágenes y un informe que decía que todo seguía en orden. Esa exploración despertó mi curiosidad en ese tipo de imágenes".

¿Qué es un escáner de Resonancia Magnética cerebral y cómo funciona?

El escáner de resonancia magnética es básicamente un equipo que estudia las propiedades magnéticas de los tejidos. Cada tejido tiene unos parámetros magnéticos diferentes, y, lo que es más importante, estos parámetros normalmente varían cuando hay una lesión. Este hecho permite al equipo realizar diferentes tipos de imágenes, asignando a los diferentes parámetros magnéticos que va midiendo, una escala de grises determinada. 

Esta es una muestra de imágenes de diferentes parámetros (contrastes) de cerebro

La ventaja de tener la posibilidad de obtener diferentes contrastes es que permite detectar un mayor número de lesiones, las que son invisibles en un tipo de contraste resaltan en otro, como sucede con esta lesión isquémica por obturación de una arteria:

Por lo tanto, una exploración de resonancia magnética cerebral suele constar de varias imágenes, cada una de las cuales se adquiere en entre 2 y 8 minutos. De ahí la duración total de la exploración.

Pero, ¿cómo funciona el equipo?

Para estudiar las propiedades magnéticas de los tejidos necesitamos un campo magnético y, para ello, un imán. En definitiva es lo que es el tubo: un enorme electroimán (corriente eléctrica girando por un circuito que genera un campo magnético) con fuerza suficiente para levantar un coche. 

Por este motivo la resonancia magnética está contraindicada en personas que lleven marcapasos (podría detenerse) y otros dispositivos metálicos, electrónicos o magnéticos. Cuando la persona es introducida en el tubo se magnetiza cada uno de sus tejidos según sus características, muy poco pero lo suficiente para ser detectado y realizar el estudio. El equipo busca la resonancia magnética de los tejidos con ondas de radio. 

Esta es otra de las ventajas de la resonancia magnética: no utiliza rayos X o radiación ionizante, sólo ondas de radio en la región de la frecuencia modulada (FM de 63 a 126 MHz, según el equipo) que son inocuas.

La resonancia magnética hace que la magnetización de los tejidos varíe de dirección. Cuando cesa la resonancia magnética se produce la relajación magnética, el camino de vuelta a la posición de partida, cada tejido a su velocidad. La relajación magnética genera a su vez una onda que es recogida por una antena. La información de la onda se envía a un ordenador que reconstruye la disposición de los tejidos, con lo que se genera la imagen. 

La Resonancia Magnética cerebral como herramienta de investigación

Desde su origen, la resonancia magnética ha despertado el interés de los científicos. Para el Dr. Falcón "su versatilidad permite obtener no sólo imágenes anatómicas en diferentes contrastes, sino también imágenes dinámicas y funcionales, una información extremadamente útil en la comprensión del funcionamiento del cerebro y de los procesos involucrados en cualquier patología. Lo que antes solamente se podía comprobar en estudios post-mortem ahora es visible in vivo con exploraciones, algo molestas pero inocuas, de poco menos de una hora de duración". 

La diferencia principal entre la resonancia magnética utilizada para diagnóstico o como instrumento de investigación es la precisión, mucho mayor en el caso de la investigación, y a menudo el tipo de información que se obtiene de los tejidos. Hagamos un repaso de algunas exploraciones de investigación en neuroimagen con resonancia magnética:

1) Imágenes anatómicas

El objetivo es conocer con la máxima precisión la anatomía del cerebro, tomar medidas fiables que puedan ser monitorizadas a lo largo del tiempo. La diferencia con las imágenes equivalentes de diagnóstico es solo la resolución. 

A continuación, se muestra un ejemplo de una imagen de diagnóstico (izquierda), su equivalente en investigación (centro) y superresolución (derecha). La primera es suficiente para descartar patología, pero en ella las medidas cuantitativas serían imprecisas por lo difuminado de los bordes.

2) Imágenes anatómicas sin valor diagnóstico

Este caso sería, por ejemplo, el estudio de los tractos de sustancia blanca que informan qué parte del cerebro está conectada con qué otra parte y la fortaleza de estas conexiones (un ejemplo debajo). Esta información nos permite entender la estructura en red del cerebro y su funcionamiento al realizar diferentes tareas.

3) Imágenes funcionales

Complementaria a la anterior, determina qué parte del cerebro se activa o desactiva al realizar una tarea específica y nos permite entender cómo funciona el cerebro (debajo, la activación al escuchar música emotiva, con la activación del córtex auditivo -lateral-, emocional -central- y frontal -superior-) y qué funciona mal cuando existe una disfunción mental. También permiten determinar qué partes del cerebro trabajan de manera sincronizada en estado de reposo de la actividad mental.

4) Imágenes dinámicas

Por ejemplo, las medidas de flujo en un vaso sanguíneo, que permiten determinar cuánta sangre y a qué velocidad pasa por una determinada arteria; las carótidas en la imagen de abajo. También permite determinar, de manera indirecta, algunos parámetros como la rigidez de las arterias o las placas de lípidos, que ayudan a determinar el riesgo vascular de una persona.

5) Análisis químico del tejido en una resonancia magnética cerebral

Permite determinar el equilibrio químico de un conjunto de metabolitos de una parte determinada del cerebro, en este caso en el lóbulo parietal (cuadrado rojo). Cuando hay sospecha de cierta enfermedad este equilibrio cambia. Eso permite entender qué está ocurriendo desde el punto de vista bioquímico sin necesidad de realizar una biopsia y, a la larga, nos puede ayudar a predecir cambios, antes de que éstos se reflejen anatómicamente.

Cada año se añaden nuevas técnicas que se suman a las más de cincuenta ya existentes de resonancia magnética cerebral. Es una técnica joven, muy viva y todavía en fase de desarrollo. 

Aquí se han expuesto solo una muestra de los tipos de imagen más usados en neuroimagen.

El uso de la resonancia magnética cerebral en la investigación de la prevención del Alzheimer

Uno de los objetivos del BarcelonaBeta Brain Research Center, el centro de investigación de la Fundación Pasqual Maragall, es poder determinar los cambios del cerebro en las fases más incipientes de la enfermedad de Alzheimer, mucho antes de que aparezcan los síntomas clínicos, para poder realizar acciones terapéuticas eficaces antes de que el proceso sea irreversible (muerte neuronal). 

Por ello, a los voluntarios del proyecto ALFA se les realiza una o más exploraciones de resonancia magnética cerebral, en las cuales se determinan medidas de gran precisión de determinados parámetros morfológicos y funcionales que se saben afectados en estados avanzados de la enfermedad.

Esto permitirá caracterizar el envejecimiento normal y buscar métodos diagnósticos para detectar la presencia de un envejecimiento patológico mucho antes de lo que se consigue actualmente. Este hecho ayudará a localizar los mecanismos implicados en la enfermedad, lo que permitirá diseñar y validar terapias. También posibilitará evaluar, mediante estudios estadísticos de imagen, como la resonancia magnética cerebral, hasta qué punto los factores de riesgo intervienen en el origen o aceleran el desarrollo de la enfermedad, lo que potenciará el diseño de estrategias de prevención del Alzheimer.