Una de las formas en que la psicología ha progresado provino del uso de varios métodos de neuroimagen. En términos de la historia de la psicología experimental, la neuroimagen comenzó con la revolución cognitiva. Muchos científicos se dieron cuenta de que entender el cerebro juega un papel enorme en el comportamiento externo. Los científicos también utilizan métodos y técnicas de neuroimagen para la prevención, el diagnóstico y el tratamiento de diferentes enfermedades neurológicas.
Hoy todavía no tenemos una imagen clara de todo el cerebro. en si mismo. No todas las redes han sido mapeadas, pero hemos avanzado mucho. El desarrollo de métodos de neuroimagen no invasivos e invasivos y su uso para la investigación y los propósitos médicos fue un avance definitivo.
Neuroimagen-¿Qué podemos mapear?
Cuando uno piensa en el cerebro y el sistema nervioso, puede pensar en muchas cosas para mapear. Por supuesto, tenemos el cerebro mismo, su partes y las funciones de las funciones anatómicas. Tenemos técnicas de neuroimagen que se ocupan exactamente de eso. Sin embargo, a pesar de la anatomía, existen muchos métodos de neuroimagen que intentan ver las cosas a un nivel más microscópico.
Tenemos métodos que pueden ver las áreas corticales del cerebro. Otras técnicas analizan las columnas corticales y las diferentes capas. Tenemos métodos que pueden grabar una sola celda por sí misma. Yendo aún más lejos, podemos observar el soma de la neurona, la dendrita y, por separado, los axones. Incluso podemos observar las conexiones sinápticas entre las dos neuronas.
Clasificación de métodos de neuroimagen
Los métodos de neuroimagen tampoco solo abarcan la resolución espacial. Tratamos de investigar proteínas, orgánulos, bacterias, células de mamíferos, el cerebro de varias especies y, finalmente, cerebros humanos. Muchos métodos de neuroimagen también se diferencian por la resolución temporal. Se diferencian por la rapidez con que son capaces de detectar un evento que sucede en el cerebro. Estos métodos de neuroimagen difieren en milisegundos, segundos, minutos, horas y días. También se diferencian por la resolución espacial. Algunos métodos pueden mostrar bien las estructuras anatómicas, mientras que otros no. Aparte de eso, la variedad de los métodos de neuroimagen difiere en lo invasivos y no invasivos que son.
Si uno puede imaginar, los científicos usan muchos más métodos de neuroimagen no invasivos en la investigación. No muchos participantes regulares están de acuerdo con algo que potencialmente pueda alterar sus funciones cerebrales. Es mucho más probable que los médicos utilicen métodos invasivos de neuroimagen en un intento de tratar ciertas enfermedades. Varios pacientes con enfermedades neurológicas se benefician diariamente de los métodos neurológicos invasivos. En algunos casos, los propios pacientes pueden controlar el método de estimulación.
Técnicas electrofisiológicas
Desde hace muchos años sabemos que las neuronas son capaces de generar potenciales eléctricos. También sabemos que la actividad sináptica de la materia nerviosa es similar a una batería. Actúa como un generador eléctrico.
Si recordamos la primera clase de fisiología que tomamos, podemos recordar aproximadamente la estructura de la neurona. Me vienen a la mente palabras como cuerpo celular o soma, dendritas y axón. Las dendritas parecen ser capaces de recibir señales eléctricas. Axon envía señales eléctricas a la dendrita de la siguiente neurona. El cuerpo celular combina las señales de las neuronas anteriores. Luego envía otra señal a lo largo del axón para la próxima neurona.
Dentro de las propias neuronas, podemos distinguir dos tipos diferentes de actividad eléctrica.
1-Potenciales de acción
El potencial de acción es un concepto muy común que muchos estudiantes aprenden en su primera clase sobre el sistema nervioso. Todo el proceso ocurre durante aproximadamente 1 ms y culmina con la liberación de neurotransmisores al final de los axones.
- El estímulo de una neurona anterior activa las puertas de voltaje en los canales de sodio que provocarán la entrada de sodio cargado positivamente a la célula.
- Esto despolariza la membrana. A veces, la despolarización de la membrana puede alcanzar el umbral.
- Si eso sucede, sucede una serie de eventos para enviar la señal a lo largo del axón a la siguiente neurona. Esto es lo que llamamos un potencial de acción.
- Los canales de potasio aún están cerrados y dado que tenemos una entrada de sodio, la membrana se vuelve más positiva en el interior que en el exterior.
- Después de eso, los canales de sodio se cierran y, por lo tanto, la entrada de sodio también se detiene.
- Es entonces cuando los canales de potasio permanecen abiertos y el potasio sale de la célula y hace que el interior de la célula sea negativo una vez más. Esta repolarización de la neurona puede conducir a que el voltaje general esté por debajo del potencial de reposo original.
- Esto sucede debido al hecho de que los canales de potasio permanecen abiertos un poco más. Esto termina en hiperpolarización. Durante este período no puede ocurrir un nuevo potencial de acción y esto es lo que llamamos un período refractario de la neurona.
- Los científicos no pueden registrar los potenciales de acción a través de electrodos de superficie. A día de hoy, no podemos registrar potenciales de una sola neurona. Lo que podemos registrar es el segundo tipo de actividad eléctrica. No obstante, podemos utilizar electroencefalografía intracraneal (EEG) medirlos, lo que resulta ser una técnica invasiva.
2- Potenciales postsinápticos
Duran cientos de milisegundos y es la suma del potencial de varias neuronas que ocurre al mismo tiempo. Somos capaces de registrar los potenciales juntos. Los investigadores pueden registrar fácilmente estos potenciales de los electrodos de superficie. Electroencefalografía (EEG) puede medir este tipo de potenciales.
Entonces, al final, podemos distinguir dos tipos principales de métodos de neuroimagen que miden la actividad eléctrica de la neurona.
Dos tipos principales de técnicas electrofisiológicas
- Grabaciones unicelulares
- Estas grabaciones pueden medir una cantidad de diferentes potenciales de acción cada segundo. Los electrodos se colocarán dentro de una sola célula o cerca de una neurona, lo que hace que la técnica sea invasiva.
- Esta técnica puede ser útil para los investigadores que desean comprender cómo funcionan las células individuales.
- Debido al hecho de que esta técnica permite medir neuronas individuales, podemos ver qué tan específicas son estas células.
- Un artículo publicado decía que las neuronas individuales se disparaban a la cara de Jennifer Aniston y a la de nadie más. Este nivel de reconocimiento de objetos cae bajo un nivel muy alto neuronas de la visión y el papel ganó mucha atención debido a un funcionamiento tan extraño de una sola neurona. (1)
- Potenciales relacionados con eventos (ERP)
- Estos registros obtienen la suma de diferentes potenciales eléctricos para una variedad de neuronas (millones de ellas). Esta técnica coloca electrodos en el cráneo, por lo tanto, son electrodos de superficie.
Electroencefalografía y Potenciales Relacionados con Eventos (ERP)
Como ahora sabemos que el el cerebro produce electricidad potenciales, somos capaces de medirlos. Electroencefalografía nos ayuda a hacer eso. Los científicos pueden colocar varios electrodos en la superficie del cuero cabelludo y luego medir la actividad bioeléctrica que produce el cerebro. Potenciales relacionados con eventos (ERP) son los potenciales de varias neuronas que ocurren como resultado de diferentes estímulos dados por el científico al participante. Los estímulos y las tareas que los investigadores asignan pueden variar desde motores hasta sensoriales y cognitivos.
Entonces, los científicos pueden medir dónde y cuándo las neuronas se dispararán como resultado de ciertos estímulos asignados. Los investigadores han podido encontrar varios componentes ERP o neuronas distribuidas de manera similar que se disparan al mismo tiempo. Encontraron varios componentes del ERP relacionados con el lenguaje, la atención visual, los componentes auditivos (conceptos famosos como la negatividad del desajuste) y muchos otros.
Otros métodos de neuroimagen
Magnetoencefalografía (MEG)
Los métodos de neuroimagen no se limitan a medir la actividad eléctrica de las neuronas. Otra técnica famosa de imágenes cerebrales es MEG: registra campos magnéticos. Las corrientes eléctricas que ya ocurren en el el cerebro genera campos magneticos. MEG puede medir directamente la función cerebral, lo que es una gran ventaja cuando se compara con otras técnicas. Aparte de eso, tiene una resolución temporal muy alta y una resolución espacial alta, que es una de las más raras. cosas cuando se trata de cerebro investigar. Por lo general, los métodos de neuroimagen son más altos en resolución espacial o en resolución temporal, pero no en ambos.
MEG no es invasivo. Los científicos pueden usarlo con otros métodos de neuroimagen al mismo tiempo, como EEG. Una gran desventaja de MEG proviene del hecho de que para obtener los campos magnéticos, se debe construir una sala especial que elimine otros tipos de interferencias magnéticas. Debido a esto, la máquina es bastante costosa, pero actualmente es uno de los mejores métodos para medir la actividad cerebral.
Otros tipos famosos de imágenes cerebrales no miden la actividad cerebral directa; sin embargo, tienen una resolución espacial bastante buena y, a menudo, se usan con fines clínicos y de diagnóstico.
Tomografía por emisión de positrones (PET)
Esta técnica proporciona una imagen de la actividad cerebral, sin embargo, para producir esa imagen, el participante debe inhalar o inyectar material radiactivo. Luego, la imagen se producirá debido a que este material radiactivo va a las áreas del cerebro que están activas.
Tomografía computarizada (CT Scan)
Esta técnica también es capaz de producir imágenes cerebrales. Sin embargo, es capaz de mostrar la anatomía del cerebro, no las funciones en sí, lo que es un serio inconveniente, especialmente si tenemos en cuenta el hecho de que las luces de rayos X deben atravesar la cabeza para producir la imagen.
Imagen de Resonancia Magnética (MRI)
Una de las técnicas más comunes en la actualidad. Da una imagen de las estructuras anatómicas en el cerebro. No es invasivo, pero el paciente debe permanecer inmóvil en la cámara de resonancia magnética, lo que podría resultar bastante doloroso para quienes padecen claustrofobia. Aparte de eso, no se puede colocar ningún tipo de dispositivo metálico en la cámara, por lo que muchos pacientes y sujetos no pueden obtener un escaneo.
Imagen de resonancia magnética funcional (fMRI)
Una actualización de la resonancia magnética: esta técnica detecta los niveles de imágenes de contraste dependientes del nivel de oxígeno en la sangre (BOLD) en el cerebro cuales son los cambios en el flujo sanguíneo y no solo da las estructuras anatómicas sino las funciones también. Varios los colores cambiarán dependiendo de qué parte del cerebro está activo. El gran inconveniente de esta técnica es el hecho de que no mide directamente la actividad cerebral, sino la señal BOLD, por lo que no podemos decir con certeza que la actividad que encontramos a través de los estudios de resonancia magnética funcional es completamente precisa y es producida por neuronas.
Imágenes por tensor de difusión (DTI)
Una técnica basada en la resonancia magnética y que mide la forma en que el agua puede viajar a través de la materia blanca en el cerebro. Puede mostrar la actividad como el de colores área en la imagen. Es muy bueno para detectar conmociones cerebrales, por lo que puede usarse en aplicaciones clínicas, lo cual es una gran ventaja. Nuevamente, no mide la actividad cerebral directa, lo cual es una gran desventaja y, a veces, también distorsiona las imágenes. DTI tiene una resolución espacial bastante baja.
Estimulación Magnética Transcraneal (TMS)
El campo eléctrico que TMS puede generar puede interferir con los potenciales de acción que ocurren en el cerebro. Es una técnica altamente invasiva y se puede utilizar en aplicaciones de investigación para el funcionamiento de muchas enfermedades y patologías. Lo que sí sabemos es que el TMS repetitivo es capaz de producir convulsiones entonces, obviamente, tiene algún tipo de efectos secundarios y debe usarse con precaución.
Neuroimagen: nuevos avances en neurociencia
Hoy en día se están desarrollando nuevos métodos de neuroimagen y técnicas de imagen cerebral y, tal vez, pronto seremos capaces no solo de mapear todas las estructuras anatómicas del cerebro, sino también de sus funciones. En este momento, estos son la mayoría de los métodos de neuroimagen que se utilizan en la neurociencia cognitiva. ¡Tal vez, en unos años, podamos desarrollar una técnica de neuroimagen de bajo costo que tenga una alta resolución espacial y temporal y que no sea invasiva para los participantes!
Referencias
Quiroga RQ, Reddy L, Kreiman G, Koch C, Fried I. Representación visual invariable por neuronas individuales en el cerebro humano. Naturaleza [Internet]. 2005;435(7045):1102–7. Disponible en: http://www.nature.com.zorac.aub.aau.dk/nature/journal/v435/n7045/abs/nature03687.html%5Cnhttp://www.nature.com.zorac.aau.aau .dk/nature/journal/v435/n7045/pdf/nature03687.pdf
