Utilizando un escáner cerebral portátil para mapear la actividad eléctrica del cerebro, un grupo de investigadores ha logrado la imagen más clara jamás vista del desarrollo del cerebro de los niños pequeños. Gracias a este hito, se abren nuevas posibilidades para rastrear cómo las actividades fundamentales del desarrollo, como caminar y hablar, están respaldados por cambios en la función cerebral.
Para lograr esto, el equipo de investigación, dirigido por científicos de la Facultad de Física y Astronomía de la Universidad de Nottingham, empleó un nuevo diseño de escáner de magnetoencefalografía (MEG). De este modo, midieron la electrofisiología cerebral en niños de tan solo dos años. Las células cerebrales operan y se comunican produciendo corrientes eléctricas, que generan pequeños campos magnéticos que pueden ser detectados fuera de la cabeza. Para medir estos campos, emplearon el novedoso sistema junto con modelos matemáticos. Así, convirtieron los campos en imágenes de alta fidelidad, que muestran las partes del cerebro involucradas en la realización de tareas milisegundo a milisegundo.
El escáner cerebral portátil se basa en tecnología cuántica, y emplea sensores pequeños, del tamaño de ladrillos LEGO, conocidos como magnetómetros bombeados ópticamente
El escáner cerebral portátil se basa en tecnología cuántica, y emplea sensores pequeños (del tamaño de ladrillos LEGO), conocidos como magnetómetros bombeados ópticamente (OPM). Estos se incorporan en un casco liviano para medir los campos generados por la actividad cerebral. El sistema puede adaptarse a cualquier grupo de edad, desde niños pequeños hasta adultos. Otra de las características de este dispositivo es que los sensores pueden colocarse mucho más cerca de la cabeza, mejorando la calidad de los datos. Además, el sistema también permite que las personas se muevan mientras lo llevan puesto, lo que lo vuelve ideal para escanear a niños que no suelen quedarse quietos en escáneres convencionales.
En el estudio participaron 27 niños, de dos a 13 años, y 26 adultos, de 21 a 34 años. El trabajo examinó un componente fundamental de la función cerebral, llamado ‘oscilaciones neuronales’ u ondas cerebrales. Diferentes áreas del cerebro son responsables de diferentes aspectos del comportamiento, y las oscilaciones neuronales promueven la comunicación entre estas regiones. Sin embargo, la conectividad cambia a medida que las personas crecen. Esto fue lo que midió el equipo de investigación, además de analizar cómo los cerebros utilizan ráfagas breves de actividad electrofisiológica para inhibir las redes regionales del cerebro y controlar cómo se atiende a los estímulos sensoriales entrantes.
El Dr. Lukas Rier y la Dra. Natalie Rhodes, de la Faculdad de Física y Astronomía de la Universidad de Nottingham fueron los encargados de dirigir el estudio. “El sistema portátil ha abierto nuevas oportunidades para estudiar y comprender los cerebros de los niños a edades mucho más tempranas de lo que antes era posible con MEG”, explica el Dr. Rier.
“Hay razones importantes para pasar a participantes más jóvenes: desde un punto de vista neurocientífico, muchos hitos críticos en el desarrollo ocurren en los primeros años (incluso meses) de vida. Si podemos utilizar nuestra tecnología para medir las actividades cerebrales que sustentan estos hitos del desarrollo, esto ofrecería una nueva comprensión de la función cerebral”, añade.
Dra. Rhodes: “Este estudio es el primero de su tipo que utiliza tecnología MEG portátil y proporciona una plataforma para lanzar nuevas investigaciones clínicas sobre trastornos infantiles
“Este estudio es el primero de su tipo que utiliza tecnología MEG portátil y proporciona una plataforma para lanzar nuevas investigaciones clínicas sobre trastornos infantiles. Esto significa que podemos comenzar a explorar no sólo el desarrollo saludable del cerebro, sino también los sustratos neuronales que subyacen al desarrollo atípico en los niños”, explica, por su parte, la Dra. Rhodes.
El trabajo está dedicado a estudiar la función cerebral en niños pequeños con o sin autismo. Se trata del primer estudio en demostrar que es posible seguir el desarrollo del cerebro desde una edad muy temprana, un avance importante porque se puede traducir a la investigación clínica. Los trabajos de este tipo ayudan a comprender cómo se desarrolla el autismo.
La investigación fue financiada por el Consejo de Investigación en Ingeniería y Física (EPSRC), e incluyó a colaboradores académicos del Hospital SickKids en Toronto, Canadá. Ahora, los equipos de investigación están trabajando para ampliar la cantidad de datos sobre el desarrollo neurológico, tanto sobre la función cerebral sana como atípica.