Los datos pueden ayudar al diagnóstico de enfermedades cerebrales y arrojar luz sobre el desarrollo del cerebro
Una resonancia magnética a menudo genera un océano de datos, la mayoría de los cuales nunca se utilizan. Cuando los datos pasados por alto se analizan utilizando una nueva técnica desarrollada en la Facultad de Medicina de la Universidad de Washington en St. Louis, sorprendentemente revelan cuántas y qué células cerebrales están presentes, y muestran dónde se han perdido células debido a una lesión o enfermedad.
Los hallazgos, publicados en línea la semana del 24 de septiembre en Proceedings of the National Academy of Sciences, eventualmente pueden conducir a nuevas formas de diagnosticar la enfermedad de Alzheimer, la esclerosis múltiple, la lesión cerebral traumática, el autismo y otras afecciones cerebrales a través de un simple escáner cerebral.
“No hay una manera fácil de detectar la pérdida de neuronas en personas vivas, pero esa pérdida juega un papel en muchas enfermedades neurológicas”, dijo Dmitriy Yablonskiy, profesor de radiología en el Instituto de Radiología Mallinckrodt de la universidad , quien dirigió este estudio junto con Marcus Raichle. , MD , profesor de radiología y Profesor Distinguido de Medicina Alan A. y Edith L. Wolff. “Hemos demostrado en el pasado que hay una señal que desciende en partes del cerebro en personas con enfermedad de Alzheimer, esclerosis múltiple y lesión cerebral traumática, pero no sabíamos qué significaba. Ahora, sabemos que significa que las neuronas han muerto en esas áreas”.
La mayoría de los investigadores que estudian la función cerebral con MRI solo están interesados en una pequeña porción de la señal de MRI. Quieren ver cómo cambia la señal de resonancia magnética cuando una persona realiza una tarea, no qué permanece igual. Los investigadores que intentan comprender la visión, por ejemplo, se centran en la variación de la señal debido a la actividad cerebral cuando una persona mira una imagen y descartan las partes de la señal que se mantienen estables. Pero eso es como mirar las olas a lo largo de la superficie del océano e ignorar la masa de agua debajo.
Yablonskiy, Raichle y sus colegas, incluido Jie Wen, instructor de radiología y primer autor del estudio, Manu Goyal, MD , profesor asistente de radiología y neurología, y Serguei Astafiev, científico principal en psiquiatría, decidieron encontrar lo que el resto del océano podría hablarnos de cómo funciona el cerebro.
Analizaron los datos de fondo en una resonancia magnética y encontraron una señal, a la que llamaron R2t*, que permaneció prácticamente sin cambios cuando las personas realizaban tareas, pero variaba según las partes del cerebro. Luego, compararon la señal R2t* con datos del Allen Human Brain Atlas, que mapea genes activos en varias áreas del cerebro. Los investigadores encontraron tres conjuntos de redes de genes que rastreaban la señal R2t*: los genes eran más activos donde la señal era fuerte y menos activos donde la señal era débil. Resultó que estos grupos de genes reflejaban los diferentes tipos y números de células cerebrales, y la extensión de las conexiones entre ellas.
En otras palabras, esta nueva y rápida resonancia magnética les dio a los investigadores todo lo que necesitaban saber para determinar qué tan densamente empaquetadas e interconectadas están las neuronas en cualquier parte del cerebro. Esta información podría ayudarnos a comprender cómo se desarrolla y cambia el cerebro de una persona desde la infancia hasta la vejez, y cómo construimos recuerdos y aprendemos. También podría dar pistas sobre enfermedades o lesiones cerebrales.
“Hicimos algunos estudios sobre lesiones cerebrales traumáticas donde encontramos que algunas áreas del cerebro ya están perdiendo neuronas a pesar de que las exploraciones estándar no muestran nada”, dijo Yablonskiy.
Los investigadores también aplicaron su técnica al hipocampo, el centro de la memoria del cerebro, en personas con enfermedad de Alzheimer. Descubrieron que el hipocampo no solo era más pequeño que en las personas sanas, sino que la parte restante no estaba sana: había perdido células y había comenzado a descomponerse.
“Ahora hay resonancias magnéticas que pueden detectar la atrofia cerebral incluso antes de que las personas muestren síntomas de la enfermedad de Alzheimer”, dijo Yablonskiy. “Nuestra técnica puede mostrar que el cerebro se degrada incluso antes de que comience a atrofiarse”.
Yablonskiy y sus colegas ahora están trabajando para aplicar su técnica a enfermedades y trastornos cerebrales, como el Alzheimer, la esquizofrenia, la esclerosis múltiple y el autismo, así como para comprender cómo se desarrolla y crece un cerebro sano.
“Hemos desarrollado un método que toma un escaneo de seis minutos y te dice qué tipos de células hay y cuán extensamente están conectadas”, dijo Yablonskiy. “A medida que los bebés se desarrollan, las neuronas comienzan a crecer, se conectan entre sí, comienzan a formar recuerdos. Nadie sabe realmente cómo se hace esto. Pero este método podría ayudarnos a comprender el desarrollo normal, así como también cómo se desarrollan las enfermedades cerebrales”.
Wen J, Goyal MS, Astafiev SV, Raichle ME, Yablonskiy DA. Correlatos celulares definidos genéticamente de la señal de resonancia magnética cerebral de referencia. Procedimientos de la Academia Nacional de Ciencias. Semana del 24 de septiembre de 2018.
Este estudio fue apoyado por el Instituto Nacional de Salud (NIH), número de subvención R01 AG054513.
Los 1300 médicos de la Facultad de Medicina de la Universidad de Washington también forman parte del personal médico de los hospitales Barnes-Jewish y St. Louis Children’s . La Facultad de Medicina es líder en investigación médica, enseñanza y atención al paciente, y se encuentra entre las 10 mejores facultades de medicina del país según US News & World Report. A través de sus afiliaciones con los hospitales Barnes-Jewish y St. Louis Children’s, la Escuela de Medicina está vinculada a BJC HealthCare .
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Dr. Martin Passen, a dedicated nutrition educator with a master’s in nutrition education and nearing completion of a clinical nutrition and dietetics master’s. Passionate about sharing valuable information effectively.