Las bases para la cognición humana se establecen en las primeras décadas de la vida. Sin embargo, siempre ha habido formas limitadas de estudiarlas debido a restricciones en la tecnología de escaneo cerebral. Un problema particular siempre ha sido el movimiento y el hecho de que los grandes escáneres fijos tradicionales han requerido que los pacientes permanezcan completamente quietos.
Ahora, investigadores del Centro de Imágenes Sir Peter Mansfield de la Universidad de Nottingham, que trabajan en colaboración con investigadores de la Universidad de Oxford y UCL, han mejorado su innovadora tecnología de magnetoencefalografía (MEG) con un novedoso diseño de ‘casco de bicicleta’ que utilizaron para medir la actividad cerebral en niños pequeños que participan en actividades naturales. Esto no solo no proporciona una imagen precisa del cerebro que opera en un entorno natural, sino que también impone restricciones severas sobre quién puede ser escaneado, y los niños representan el mayor desafío.
Esta tecnología abre la oportunidad de estudiar afecciones neurológicas y de salud mental en los niños
Además de proporcionar una nueva forma de medir la función cerebral saludable a lo largo de la vida, también abre la oportunidad de estudiar una variedad de afecciones neurológicas y de salud mental en los niños, incluidas la epilepsia y el autismo.
Las células cerebrales operan y se comunican produciendo corrientes eléctricas. Estas corrientes generan pequeños campos magnéticos que se pueden detectar fuera de la cabeza. Por ello, los investigadores utilizaron MEG para mapear la función cerebral midiendo estos campos magnéticos, un hecho que permite obtener una imagen de milisegundos por milisegundo de las partes del cerebro que participan cuando realizamos diferentes tareas, como hablar o moverse.
TECNOLOGÍA CUÁNTICA
El equipo de investigación en Nottingham ha resuelto este problema utilizando nuevos sensores 'cuánticos' que son muy livianos. Esto significa que la tecnología MEG, que tradicionalmente requiere una máquina de `` talla única '' de media tonelada, se reduce a un casco de 500 g que puede adaptarse a cualquier tamaño de cabeza. Debido a que los nuevos sensores se pueden colocar muy cerca de la cabeza, la cantidad de señal que pueden captar aumenta enormemente en comparación con el equipo convencional (que requiere que los sensores se mantengan muy fríos (-269 grados) y, por lo tanto, lejos de la cabeza).
El equipo de investigación también ha desarrollado bobinas electromagnéticas especiales que permiten un control preciso de los campos magnéticos de fondo, lo que permite escanear a las personas mientras se mueven libremente.
A este respecto, Ryan Hill, investigador que dirigió el estudio, señala que “el escáner prototipo inicial era un casco impreso en 3D que estaba hecho a medida; en otras palabras, solo una persona podía usarlo. Fue muy pesado y bastante aterrador de ver. Aquí, queríamos adaptarlo para usarlo con niños, lo que significaba que teníamos que diseñar algo mucho más liviano y más cómodo, pero que aún permitía un contacto lo suficientemente bueno con los sensores cuánticos para captar señales del cerebro. Diseñamos y construimos un nuevo diseño de casco de bicicleta y con esto pudimos analizar con éxito la actividad cerebral de un niño de 2 y 5 años mientras realizaban una actividad cotidiana, en este caso viendo televisión mientras sus manos estaban siendo acariciadas por su madre Pudieron moverse y actuar naturalmente mientras lo hacían. Para demostrar que el sistema es igualmente aplicable a niños mayores, lo usamos con un casco más grande,
APLICACIÓN DEL MUNDO REAL
Además de observar la actividad cerebral de los niños, los investigadores utilizaron el nuevo escáner para examinar la actividad cerebral en un adulto que está aprendiendo un instrumento musical; este escenario proporciona una forma de examinar la actividad cerebral mientras alguien realiza una tarea natural, pero era impensable con MEG convencional equipo porque el acto de tocar el instrumento requiere movimiento de cabeza y brazo, lo que anteriormente no era posible.
“La tecnología MEG de cerebro portátil que se puede usar en adultos y niños”
Este estudio es un paso muy importante para acercar el MEG a su uso en un entorno clínico, ya que muestra que tiene un potencial real para su uso en niños. “El desafío ahora es expandir esto aún más, aprovechando los beneficios teóricos como la alta sensibilidad y la resolución espacial, y refinando el diseño y la fabricación del sistema, llevándolo fuera del laboratorio hacia un producto comercial”, señala el profesor Matthew Brookes, quien dirige la investigación MEG en la Universidad de Nottingham.
El profesor Richard Bowtell, director del Centro de imágenes Sir Peter Mansfield, que también participó en la investigación, dijo: “Este es un desarrollo realmente emocionante, que nos mueve hacia una tecnología MEG de cerebro portátil que se puede usar en adultos y niños. La colaboración con un equipo interdisciplinario de investigadores de tres universidades ha sido clave para el éxito de este trabajo".