Según los científicos del Instituto McGovern para la Investigación del Cerebro del MIT, una nueva forma de obtener imágenes del cerebro con imágenes por resonancia magnética (MRI) no detecta directamente la actividad neuronal como se informó originalmente.
El método, descrito por primera vez en 2022, generó entusiasmo dentro de la comunidad de neurociencia como un enfoque potencialmente transformador. Pero un estudio del laboratorio del profesor del MIT Alan Jasanoff, informó el 27 de marzo en la revista Avances científicosdemuestra que las señales de resonancia magnética producidas por el nuevo método se generan en gran parte por el proceso de obtención de imágenes en sí, no por la actividad neuronal.
Jasanoff, profesor de ingeniería biológica, ciencias cerebrales y cognitivas, y ciencia e ingeniería nucleares, además de investigador asociado del Instituto McGovern, explica que tener un medio no invasivo para ver la actividad neuronal en el cerebro es un objetivo largamente buscado por neurocientíficos. Los métodos de resonancia magnética funcional que los investigadores utilizan actualmente para monitorear la actividad cerebral en realidad no detectan señales neuronales. En cambio, utilizan como sustituto los cambios en el flujo sanguíneo provocados por la actividad cerebral. Esto revela qué partes del cerebro están involucradas durante la toma de imágenes, pero no puede señalar la actividad neuronal en ubicaciones precisas y es demasiado lento para rastrear realmente las rápidas comunicaciones de las neuronas.
Entonces, cuando un equipo de científicos reportado en 2022 Los neurocientíficos prestaron atención a un nuevo método de resonancia magnética llamado DIANA, para “obtener imágenes directas de la actividad neuronal”. Los autores afirmaron que DIANA detectaba señales de resonancia magnética en el cerebro que correspondían a las señales eléctricas de las neuronas y que adquiría señales mucho más rápido que los métodos utilizados actualmente para la resonancia magnética funcional.
“Todo el mundo quiere esto”, dice Jasanoff. “Si pudiéramos observar todo el cerebro y seguir su actividad con una precisión de milisegundos y saber que todas las señales que vemos tienen que ver con la actividad celular, sería simplemente maravilloso. Podría decirnos todo tipo de cosas sobre cómo funciona el cerebro y qué sale mal en las enfermedades”.
Jasanoff añade que desde el informe inicial, no estaba claro qué cambios cerebrales estaba detectando DIANA para producir una lectura tan rápida de la actividad neuronal. Curioso, él y su equipo comenzaron a experimentar con el método. “Queríamos reproducirlo y entender cómo funcionaba”, afirma.
Al recrear el procedimiento de resonancia magnética informado por los desarrolladores de DIANA, la postdoctorada Valerie Doan Phi Van tomó imágenes del cerebro de una rata mientras se aplicaba un estímulo eléctrico a una pata. Phi Van dice que estaba emocionada al ver aparecer una señal de resonancia magnética en la corteza sensorial del cerebro, exactamente cuándo y dónde se esperaba que las neuronas respondieran a la sensación en la pata. “Pude reproducirlo”, dice. “Pude ver la señal”.
Sin embargo, con más pruebas del sistema, su entusiasmo disminuyó. Para investigar la fuente de la señal, desconectó el dispositivo utilizado para estimular la pata del animal y luego repitió la toma de imágenes. Una vez más, las señales aparecieron en la parte del cerebro que procesa los sentidos. Pero esta vez, no había ningún motivo para que se activaran las neuronas de esa zona. De hecho, descubrió Phi Van, la resonancia magnética producía el mismo tipo de señales cuando el animal dentro del escáner era reemplazado por un tubo de agua. Estaba claro que las señales funcionales de DIANA no surgían de la actividad neuronal.
Phi Van rastreó la fuente de las señales engañosas hasta el programa de pulso que dirige el proceso de imágenes de DIANA, detallando la secuencia de pasos que utiliza el escáner de resonancia magnética para recopilar datos. Integrado en el programa de pulso de DIANA había un disparador para el dispositivo que proporciona información sensorial al animal dentro del escáner. Esto sincroniza los dos procesos, por lo que la estimulación se produce en un momento preciso durante la adquisición de datos. Ese desencadenante parecía estar provocando señales que los desarrolladores de DIANA habían concluido que indicaban actividad neuronal.
Phi Van alteró el programa de pulso, cambiando la forma en que se activaba el estimulador. Usando el programa actualizado, el escáner de resonancia magnética no detectó ninguna señal funcional en el cerebro en respuesta a la misma estimulación de la pata que había producido una señal antes. “Si eliminas esta parte del código, la señal también desaparecerá. Eso significa que la señal que vemos es un artefacto del disparador”, dice.
Jasanoff y Phi Van continuaron encontrando razones por las cuales otros investigadores han tenido dificultades para reproducir los resultados del informe original de DIANA, señalando que las señales generadas por los disparadores pueden desaparecer con ligeras variaciones en el proceso de obtención de imágenes. Con su colega postdoctoral Sajal Sen, también encontraron evidencia de que los cambios celulares que los desarrolladores de DIANA habían propuesto podrían dar lugar a una señal funcional de resonancia magnética no estaban relacionados con la actividad neuronal.
Jasanoff y Phi Van dicen que era importante compartir sus hallazgos con la comunidad de investigación, particularmente a medida que continúan los esfuerzos para desarrollar nuevos métodos de neuroimagen. “Si la gente quiere intentar repetir cualquier parte del estudio o implementar cualquier tipo de enfoque como este, deben evitar caer en estos pozos”, dice Jasanoff. Añade que admiran a los autores del estudio original por su ambición: “La comunidad necesita científicos que estén dispuestos a correr riesgos para hacer avanzar este campo”.
2024-04-04 20:25:00
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