Tema 4. Técnicas hemodinámicas (TEP y RMf) PDF

Preview

Summary

Curso: 2º
Asignatura: Psicofisiología
Profesora: Gabriela
Cuatrimestre: 1º...

Description

TEMA 4. TÉCNICAS HEMODINÁMICAS TEP Y RMf Técnicas de neuroimagen funcional como la Tomografía por Emisión de Positrones (TEP) o la Resonancia Magnética funcional (RMf) permiten obtener imágenes del funcionamiento metabólico del cerebro. ¿Cuáles son las bases metodológicas de la TEP? ¿Cuáles son sus principales aplicaciones? ¿Cuáles son sus limitaciones?

TÉCNICAS DE NEUROIMAGEN Neuroimagen estructural (información anatómica) -

Tomografia axial computerizada (TAC) Resonancia magnética (RM)

Neuroimagen funcional (información sobre la actividad) -

Tomografía por emisión de Positrones (TEP) Resonancia Magnética funcional (RMf)

TOMOGRAFÍA POR EMISIÓN DE POSITRONES (TEP-PET)   

Tomos = corte. Representación de secciones del cerebro Proporciona imágenes de cortes en funcionamiento. Resolución espacial 5-15 mm

Imágenes anatómicas a distintas alturas de un cerebro humano obtenidas a través de Resonancia Magnética

Imágenes funcionales a distintas alturas de un cerebro humano obtenidas con scanner TEP. Los distintos colores representan el consumo metabólico

Bases de la técnica TEP -

El funcionamiento del cerebro consume parte sustancial de nuestra energía. Necesita un aporte continuo de glucosa y oxígeno a través de la sangre. La actividad metabólica aumenta donde hay más actividad neuronal. Requiere de la glucosa, que proporciona energía a través del flujo sanguíneo Para estudiar el funcionamiento se ve el consumo de glucosa y cantidad de flujo sanguíneo en estado de reposo o activación. Requiere moléculas orgánicas marcadas con radioactividad que el TEP detecta

Principales sustancias utilizadas en registros TEP Agua 15O - Flujo sanguíneo cerebral: a mayor actividad neuronal mayor consumo metabólico y mayor flujo sanguíneo cerebral regional. - El FSC es el parámetro más estudiado. - El agua 15O supera la barrera hematoencefálica y se distribuye de forma proporcional al FSC en distintas áreas. - Vida media de 2 minutos.

Desoxiglucosa flúor o fluorodesoxiglucosa (18FDG) - Consumo metabólico de glucosa: relacionado con la actividad neuronal, a mayor actividad mayor consumo de glucosa. - El agua 18FDG pasa las neuronas durante la actividad metabólica normal. - Vida media de 110 minutos.

¿Qué es un radioisótopo? - Es un tipo de glucosa con un átomo radioactivo que es muy inestable y se degrada rápidamente. Actúa como sustancia natural. - La desintegración del núcleo de los radioisótopos conlleva la emisión de positrones, los cuales circulan libremente por los tejidos, y no tardan en colisionar con algún electrón. Colisión  rayos gamma - Se inyecta al sujeto un FDG (radioisótopo u otro) y las neuronas lo absorben como si fuese glucosa, por lo que donde haya más activación hay también más consumo de FDG. La FDG emite positrones y cuando uno colisiona con un electrón provoca la emisión de rayos gamma. - Gamma: la velocidad de los dos fotones (rayos gamma) a la que se desplazan es la misma. La señal recogida se produce donde se da la colisión electrón positrón. El origen de la emisión gamma se detecta con cristales colocados en forma de anillos en el cabezal.

Detectores Cristales especiales que producen flourescencia cuando los fotones inciden en ellos. Los destellos se convierten en electricidad mediante sensores. La señal eléctrica se digitaliza e informatiza.

APLICACIÓN: NEUROCIENCIA COGNITIVA -

Observación actividad durante tareas cognitivas. Durante activación Escala de colores: fríos (menos activas) y cálidos (más activas) Aplicación: observar si es patologías hay un funcionamiento anómalo en ciertos circuitos Limitación: resolución temporal Obliga a hacer diseños en bloques Conocer la disponibilidad de receptores para neurotransmisores en el cerebro. Utilizando radioisótopos que se enlacen a los receptores. [11C] raclopide

Epilepsia: Activacion excesiva durante crisis epilépsica Deteccion de tumores: se puede detectar con TEP porque tiene un metabolismo excesivo. Tb el tipo y distribución. Alzheimer: se han desarollado marcadores para placas de SS-Amiloide

RESONANCIA MAGNÉTICA FUNCIONAL (RMf) Permite obtener imágenes sobre la actividad del cerebro con gran precisión = alta resolución espacial. Es una de las técnicas que más se han utilizado en las últimas décadas en Neurociencia Cognitiva, permitiendo complementar los estudios clásicos sobre Neuropsicología. Además, análisis más sofisticados nos permiten extraer información sobre la conectividad anatómica y funcional.

  

La RMf nos proporciona imágenes sobre planos o cortes del cerebro. Técnica no invasiva, no se inyecta ninguna sustancia al sujeto. Su resolución temporal es mayor (RMf: 4 segundos, TEP: mínimo 30 segundos). Su resolución espacial es también mayor (RMf: max. 1mm, TEP: 5 mm).

  

Bases de la técnica RMf -

Los núcleos atómicos rotan sobre su propio eje: espín Los ejes de rotación de las moléculas son muy diferentes  eje de giro igual después de aplicar un campo magnético enorme con una bobina

-

Se emite señal electromagnética, y los ejes se desplazan momentáneamente (precesión). Después, vuelven a su estado estable (eje original). Cuando vuelve al estado estable, emite energía que medimos con receptores electromagnéticos.

-

¿Cómo se visualiza al actividad cerebral? Más actividad = más demanda de oxígeno. El oxígeno es transportado por los vasos sanguíneos. La sangre con alto nivel de oxigenación contiene más oxihemoglobina (oxígeno + hemoglobina) Oxihemoglobina  deoxihemoglobina cuando se utiliza el oxígeno El oxigeno es transportado por el flujo sanguíneo a través de la hemoglobina (se pega). Las células consumen el oxígeno para funcionar. Cuando hay mucha actividad y se necesita más O, hay un aporte extra de oxihemoglobina frente a deoxihemoglobina.  incremento en la concentración de Oxi frente a Deoxi El incremento en la concentración de Oxi hace que los protones emitan una señal + coordinada que las de con Deoxi. Una señal más coordinada incrementa señal RMf BOLD (blood oxigenation level-dependent contrast). Respuesta/contraste dependiente de nivel de oxigenación sanguínea.

Análisis -

Lo que estamos midiendo a través de las imágenes de RMf son cambios en el consumo de oxígeno en distintas condiciones de actividad Diseño experimental con al menos dos tareas/condiciones (p.e., reposo / E). Comparamos en cada punto de la imagen la señal obtenida – qué regiones del cerebro están más o menos activas en cada condición. Un rato el sujeto debe estar en reposo, en otro momento el sujeto observa una imagen. Diferencia entre dos condiciones (en el caso más simple (i.e., prueba de t). Mapas estadísticos paramétricos Statistical Parametric Mapping (SPM)

Actividad relaciona con el control de la actividad motora o con el procesamiento sensorial

RESONANCIA MAGNÉTICA ESTRUCTURAL 

75 % de nuestro cuerpo es agua, nos fijamos en los núcleos de hidrógeno del agua (H2O) emitiendo esa “ráfaga electromagnética” a la frecuencia de resonancia de los núcleos de hidrógeno.



Como la densidad del H2O en los tejidos es distinta, la densidad de los núcleos de hidrógeno es distinta también.



Un ordenador mide la energía emitida por los núcleos de hidrógeno cuando se “relajan” y convierte esta información en una escala de grises. Al final se puede dibujar una imagen anatómica del cerebro

...