Los estudios fisiológicos del cerebro se enfocan en examinar cómo funciona el cerebro a nivel celular y molecular, así como a nivel de sistemas y redes neuronales. La fisiología cerebral es una disciplina interdisciplinaria que combina la neurociencia, la biología molecular, la genética, la bioquímica y la psicología.
El estudio de la fisiología del cerebro requiere el trabajo de científicos de muchas disciplinas, como la psicología, la medicina, la neuroanatomía, la bioquímica, etc. Las mejores conclusiones diagnósticas se obtienen cuando se comparan los resultados de experimentos que estudian el mismo problema con métodos distintos.
Los avances recientes en las técnicas de rayos X y en los ordenadores han conducido al desarrollo de diversos métodos para el estudio del cerebro humano en vivo. A continuación os explicamos brevemente qué estudios se suelen realizar y cómo funcionan.
Electro Encefalograma (EEG)
El electroencefalograma (EEG) es un método de registro de la actividad eléctrica del cerebro a través de electrodos colocados en el cuero cabelludo. La actividad eléctrica registrada en el EEG refleja la actividad de los millones de neuronas que están activas en el cerebro en cualquier momento.
Durante un EEG, el paciente se sienta en una silla o se acuesta en una cama mientras los electrodos se colocan en su cuero cabelludo con un gel conductor para asegurar una buena conexión. Los electrodos están conectados a un amplificador que amplifica la señal eléctrica y la registra en una computadora.
La actividad cerebral se registra en forma de ondas eléctricas, que se clasifican en diferentes frecuencias: delta, theta, alpha, beta y gamma. Cada una de estas ondas eléctricas tiene diferentes características y se asocian con diferentes estados mentales, como la relajación, el sueño, la concentración y la actividad mental intensa.
El EEG se utiliza para diagnosticar y monitorear diferentes trastornos cerebrales, como la epilepsia, la encefalopatía, la apoplejía, los trastornos del sueño y las lesiones cerebrales traumáticas. También se utiliza en la investigación de la cognición y la neurociencia, ya que puede proporcionar información sobre la actividad cerebral durante diferentes tareas cognitivas y estados mentales.
En general, el EEG es una herramienta importante para el diagnóstico y la investigación de diferentes trastornos cerebrales y ha proporcionado información valiosa sobre la actividad cerebral en diferentes estados mentales y cognitivos.
Tomografía Axial Computarizada (TAC)
Fue el primer método que se desarrolló y hoy en día es el más común para obtener imágenes del cerebro. La tomografía axial computarizada (TAC) es una técnica de imagenología médica que utiliza rayos X para producir imágenes detalladas del cuerpo humano. Durante un TAC, el paciente se acuesta sobre una mesa que se mueve a través de un tubo circular mientras se toman imágenes de rayos X desde diferentes ángulos.
Las imágenes de rayos X se procesan por una computadora para producir imágenes en sección transversal (también conocidas como «rebanadas») del cuerpo. Estas imágenes pueden mostrar detalles muy precisos de los órganos internos, los huesos y los tejidos blandos. El principio subyacente es que la densidad de los diversos tejidos es diferente y eso hace que la absorción de la radiación de rayos X varíe y se puede apreciar, pues, el contraste entre sustancia blanca y gris, los ventrículos, etc.
El TAC se utiliza para diagnosticar y monitorear una amplia variedad de afecciones médicas, como tumores, aneurismas, lesiones cerebrales, enfermedades pulmonares, enfermedades cardíacas, trastornos musculoesqueléticos y problemas en los órganos internos. Es una técnica segura, pero utiliza radiación ionizante, que puede aumentar ligeramente el riesgo de cáncer a largo plazo. Por esta razón, se utiliza con precaución en mujeres embarazadas y en niños. Además, algunos pacientes pueden experimentar una reacción alérgica al medio de contraste que se utiliza en algunos TAC.
En general, el TAC es una herramienta de diagnóstico muy útil que ha revolucionado la medicina moderna al permitir imágenes detalladas del interior del cuerpo humano. Se utiliza en una gran variedad de especialidades médicas y ha mejorado significativamente la precisión y la eficacia del diagnóstico y tratamiento de muchas enfermedades.
Resonancia Magnética (RM)
La resonancia magnética (RM) es una técnica de imagenología médica que utiliza un campo magnético y ondas de radio para producir imágenes detalladas del cerebro y las estructuras circundantes. El dispositivo se parece al de la TC pero en lugar de utilizar rayos X se utiliza un campo magnético que atraviesa la cabeza del paciente. Esto hace que las moléculas del organismo giren en una determinada orientación. Entonces se hace pasar una onda de radiofrecuencia y los núcleos de las moléculas emiten sus propias ondas de radio. Las diferentes moléculas emiten energía a frecuencias diferentes. El equipo de RM se ajusta para detectar la radiación desprendida por las moléculas de hidrógeno. Como estas moléculas están presentes en diferentes concentraciones en los diferentes tejidos (por ejemplo, sustancia blanca y gris), el ordenador utiliza esta información para obtener imágenes de secciones cerebrales en las que podemos visualizar diferentes regiones cerebrales.
Con este método se puede obtener una representación del sistema nervioso mucho más cuidada, con una resolución espacial más alta, que con el TAC.
Durante una RM cerebral, el paciente se acuesta sobre una mesa que se mueve dentro de un tubo estrecho y largo. Un imán dentro del tubo crea un fuerte campo magnético que alinea los protones en los átomos del cuerpo. Las ondas de radio se emiten y se absorben por los protones, lo que produce señales que son capturadas por una computadora y se utilizan para producir imágenes detalladas del cerebro.
La RM cerebral es una herramienta de diagnóstico muy útil y no invasiva que se utiliza para evaluar una amplia variedad de afecciones cerebrales, como tumores cerebrales, esclerosis múltiple, accidentes cerebrovasculares, trastornos neurodegenerativos, malformaciones cerebrales y lesiones traumáticas.
La RM cerebral es especialmente útil para evaluar el tejido cerebral blando, como el tejido nervioso, los vasos sanguíneos y las membranas cerebrales. Además, la RM cerebral puede proporcionar información detallada sobre la función cerebral, como la actividad en diferentes áreas del cerebro y la conectividad entre diferentes regiones cerebrales.
A diferencia de las exploraciones de TC, que generalmente son planos horizontales, las de RM se pueden hacer en los planes sagital o frontal. También se pueden obtener imágenes en tres dimensiones.
Tomografía de emisión de positrones (TEP)
Esta otra técnica de neuroimagen permite a los investigadores determinar el nivel de actividad metabólica en diferentes lugares del cerebro, pero no permite observar la estructura cerebral con claridad.
La tomografía por emisión de positrones (TEP) es una técnica de imagenología médica que utiliza radiotrazadores para producir imágenes detalladas del cuerpo humano. Durante una TEP, se inyecta en el cuerpo un material radiactivo que emite positrones (partículas subatómicas cargadas positivamente). Cuando los positrones chocan con los electrones en el cuerpo, se produce una reacción que emite fotones (partículas de luz). Los detectores colocados alrededor del cuerpo capturan estos fotones y una computadora los procesa para producir imágenes en 3D.
La TEP se utiliza para diagnosticar y monitorear una amplia variedad de afecciones médicas, incluyendo cáncer, enfermedades cardíacas, trastornos neurológicos y trastornos psiquiátricos. La TEP también puede proporcionar información valiosa sobre la función metabólica y fisiológica del cuerpo.
La TEP se utiliza comúnmente en oncología para identificar tumores y evaluar su tamaño, forma y ubicación. También puede ser útil para determinar si el tratamiento del cáncer está siendo efectivo y si hay signos de metástasis.
En neurología y psiquiatría, la TEP se utiliza para evaluar el flujo sanguíneo cerebral, la actividad neuronal y los cambios bioquímicos en el cerebro. Esta información puede ser útil en el diagnóstico y monitoreo de trastornos como el Alzheimer, la enfermedad de Parkinson, la depresión y la esquizofrenia.
Aunque la TEP utiliza materiales radiactivos, los niveles de exposición son bajos y los riesgos para la salud son mínimos. En general, la TEP es una herramienta de diagnóstico muy útil y ha mejorado significativamente nuestra capacidad para identificar y tratar enfermedades.
En una versión ordinaria de TEP, la persona recibe una inyección de 2-desoxiglucosa (2-DG) radiactiva. Esta sustancia entra en las células que están más activas, ya que son las que necesitan más combustible. La 2-DG, al contrario que la glucosa, no puede ser metabolizada y se acumula en las células hasta que el isótopo radiactivo decae. A medida que pasa eso, emitiendo partículas subatómicas llamadas positrones. El equipo de TEP detecta la procedencia de las partículas y un ordenador utiliza esta información para generar una imagen de una sección del cerebro, mostrando los niveles de actividad de diferentes regiones de esta sección. Los niveles de actividad están indicados para diferentes colores.
Otro procedimiento de TEP consiste en inyectar agua radiactiva en el sistema circulatorio cerebral. Como las neuronas más activas incrementan el flujo sanguíneo, este TEP también indica los niveles de actividad de diferentes regiones.
Resonancia magnética funcional (RMf)
La resonancia magnética funcional (RMf) es una técnica de imagen médica que utiliza la resonancia magnética para producir imágenes del cerebro en tiempo real mientras está en acción. La RMf se basa en la propiedad de que el flujo sanguíneo en el cerebro aumenta en las áreas activas del cerebro.
Durante una RMf, el paciente se acuesta en una mesa que se mueve dentro de un tubo estrecho y largo similar al utilizado en la RM cerebral. El paciente realiza una tarea o estimulación mientras se registran imágenes de resonancia magnética del cerebro en tiempo real.
La RMf se utiliza principalmente para investigar la función cerebral y puede proporcionar información sobre cómo el cerebro procesa la información sensorial, regula las emociones, controla el movimiento y ejecuta otras funciones cognitivas complejas. La RMf también puede utilizarse para evaluar la actividad cerebral en respuesta a diferentes terapias o tratamientos.
Presenta diferentes ventajas sobre el TEP: no se debe inyectar nada al sujeto, proporciona información estructural y funcional en la misma imagen, puede producir imágenes tridimensionales de la actividad en el cerebro entero.
Angiografía cerebral
La angiografía cerebral es otra técnica de imagen que utiliza rayos X y un medio de contraste para producir imágenes detalladas de los vasos sanguíneos en el cerebro. Durante una angiografía cerebral, se inyecta un medio de contraste a través de un catéter en una arteria en el brazo o la pierna y se lleva al cerebro.
Luego, se toman imágenes de rayos X mientras el medio de contraste fluye a través de los vasos sanguíneos del cerebro. La angiografía cerebral puede mostrar aneurismas, malformaciones arteriovenosas, coágulos de sangre y otros trastornos cerebrales relacionados con los vasos sanguíneos.
La angiografía cerebral es una técnica invasiva y puede presentar riesgos para el paciente, como sangrado, infección y reacciones alérgicas al medio de contraste. También puede requerir hospitalización durante un corto período de tiempo.
Sin embargo, la angiografía cerebral es una herramienta muy útil en el diagnóstico y el tratamiento de trastornos cerebrales relacionados con los vasos sanguíneos. Es especialmente útil para detectar aneurismas y malformaciones arteriovenosas, que pueden ser peligrosas si no se diagnostican y tratan adecuadamente.
Este método es útil para diagnosticar enfermedades relacionadas con anormalidades vasculares, pero si los vasos sanguíneos no están en su lugar normal esto puede indicar la localización de un tumor.
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