27 de enero de 2005

Elena Escala Sáenz

Introducen la física de redes en el estudio de la función cerebral

Un estudio en el que participa el Instituto Mediterráneo de Estudios Avanzados, adscrito al Consejo Superior de Investigaciones Científicas, ha aplicado la física de redes al análisis de la función cerebral, lo que puede mejorar el diagnóstico de patologías neurodegenerativas.



 
Un trabajo realizado por especialistas del Instituto Mediterráneo de Estudios Avanzados (Imedea), perteneciente al Consejo Superior de Investigaciones Científicas, en colaboración con el Departamento de Fisiología de la Universidad de Northwestern, en Chicago, y el Centro de Investigación T. J. Watson, de Nueva York (Estados Unidos), ha analizado el sistema de conexiones cerebrales a partir de imágenes obtenidas mediante resonancia magnética funcional, lo que ha mostrado la similitud entre las redes cerebrales y otro tipo de estructuras, como internet.

Diagnóstico
Los resultados del trabajo, que se publican en el último número de Physical Review Letters, indican que la técnica podría contribuir a la mejora del diagnóstico y del abordaje del dolor crónico y de patologías neurodegenerativas, como el Alzheimer.

"Nuestro objetivo era implantar y validar una técnica que nos permitiera visualizar el funcionamiento del cerebro como un órgano dinámico en el que distintas áreas cerebrales se están comunicando entre sí. Los métodos desarrollados hasta ahora sólo ofrecían una imagen estática del cerebro y no permitían la identificación de los diferentes puntos por los que atraviesa la información en el cerebro mientras se llevan a cabo tareas determinadas", ha señalado Víctor Martínez Eguíluz, investigador del Imedea, en Palma de Mallorca, que ha participado en el estudio. El trabajo analizó las series temporales de activación del cerebro mientras los participantes cerraban y abrían la mano en intervalos de diez segundos durante sesiones de veinte minutos.

Con la resonancia magnética funcional se analizó la actividad en pequeñas áreas cerebrales de 3 milímetros de lado, compuestas por cerca de 10.000 neuronas. Esta técnica de imagen permite medir el intercambio de oxígeno en las neuronas y valorar así el funcionamiento del cerebro.

Automática
Según Martínez Eguíluz, esta técnica permite obtener la información de manera automática sin necesidad de solicitar información al paciente, lo cual resulta especialmente útil en los enfermos que o bien no están dispuestos a colaborar o seguir las instrucciones, como ocurre ocasionalmente con los niños, o no pueden hacerlo debido a la incapacidad que produce la enfermedad que padecen, como en los casos de Alzheimer u otras patologías neurodegenerativas".

Asimismo, la validación de este método ofrece una nueva herramienta para comparar el funcionamiento cerebral en sujetos sanos y enfermos. No obstante, Martínez Eguíluz insiste en que la automatización del proceso, una vez que se desarrolle el software adecuado, es la principal ventaja del método.

La investigación también desvela semejanzas cualitativas y cuantitativas entre las redes cerebrales y otras redes, como internet, ya que en ambas un número pequeño de enlaces tiene acceso a toda la red, aumentando la eficacia y la rapidez de la transmisión.

"La estructura del tejido neuronal, vista en este análisis desde el enfoque de la física de redes, es muy parecida a la de otros sistemas complejos. Estas similitudes implican que algunas propiedades pueden ser entendidas usando los conocimientos teóricos adquiridos en esas otras redes, lo que abre nuevas posibilidades de estudios futuros aplicados y teóricos muy interesantes".

El siguiente paso tras la validación de la técnica podría dirigirse a su aplicación en el análisis de tareas cognitivas más complejas, enfermedades neurodegenerativas y el estudio del dolor crónico, pudiendo convertirse en un método muy útil para valorar la intensidad del dolor, que resulta un parámetro muy subjetivo.

Resonancia
Además de identificar cuáles eran las zonas cerebrales implicadas en la función motora, la RM funcional también ha mostrado "cierta implicación en la zona visual, por lo que queda claro el funcionamiento simultáneo de distintas áreas", ha indicado el investigador.

En cuanto al uso de la RM funcional, Martínez Eguíluz ha señalado que esta técnica de imagen ofrece una buena resolución espacial y una visión global.

La física de redes se ha convertido en una de las herramientas de mayor utilidad y relevancia en proteómica y en el estudio de las conexiones entre proteínas y genes. Sin embargo, este trabajo es el primero que centra su aplicación en el estudio del cerebro como órgano vivo, a pesar de que es uno de los principales ejemplos de una red, con millones de neuronas conectadas entre sí y que transmiten información de manera constante.
Las imágenes de la izquierda muestran los centros cerebrales más activos mientras los participantes mueven los dedos de la mano (figuras a y b) o escuchan música (figuras c y d). Asimismo, reflejan la distribución de la relevancia de los nodos, indicando los no activos o con baja actividad. La imagen de la derecha representa esquemáticamente la técnica empleada para el estudio del funcionamiento cerebral mediante el uso de la resonancia magnética funcional

Fuente: http://www.diariomedico.com/edicion/noticia/0,2458,586981,00.html