Las imágenes cerebrales portátiles proporcionan una imagen precisa del cerebro en desarrollo de los niños

Una nueva investigación ha proporcionado una imagen precisa del desarrollo del cerebro de los niños pequeños, utilizando un escáner cerebral portátil para mapear la actividad eléctrica del cerebro. El trabajo abre nuevas posibilidades para rastrear cómo los hitos críticos del desarrollo, como caminar y hablar, están respaldados por cambios en la función cerebral, y cómo surgen condiciones del desarrollo neurológico como el autismo.

El equipo de investigación, dirigido por científicos de la Facultad de Física y Astronomía de la Universidad de Nottingham, utilizó un novedoso diseño de escáner de magnetoencefalografía (MEG) para medir la electrofisiología cerebral en niños de tan solo dos años. Los resultados ha sido publicado en eVida.

Las células cerebrales operan y se comunican produciendo corrientes eléctricas. Estas corrientes generan pequeños campos magnéticos que pueden detectarse fuera de la cabeza. Los investigadores utilizaron su novedoso sistema para medir estos campos y modelos matemáticos para convertir esos campos en imágenes de alta fidelidad que muestran, milisegundo a milisegundo, qué partes del cerebro están involucradas cuando realizamos tareas.

El escáner cerebral portátil se basa en tecnología cuántica y utiliza sensores del tamaño de un ladrillo LEGO, llamados magnetómetros bombeados ópticamente (OPM), que se incorporan a un casco liviano para medir los campos generados por la actividad cerebral. El diseño único significa que el sistema se puede adaptar para adaptarse a cualquier grupo de edad, desde niños pequeños hasta adultos. Los sensores se pueden colocar mucho más cerca de la cabeza, mejorando la calidad de los datos. El sistema también permite que las personas se muevan mientras lo usan, lo que lo hace ideal para escanear a niños a quienes les resulta difícil permanecer quietos en los escáneres convencionales.

En total, 27 niños (de 2 a 13 años) y 26 adultos (de 21 a 34 años) participaron en el estudio, que examinó un componente fundamental de la función cerebral llamado oscilaciones neuronales (ondas cerebrales). Diferentes áreas del cerebro son responsables de diferentes aspectos del comportamiento y las oscilaciones neuronales promueven la comunicación entre estas regiones. El equipo de investigación midió cómo cambia esta conectividad a medida que crecemos y cómo nuestros cerebros utilizan ráfagas breves y puntiformes de actividad electrofisiológica para inhibir las redes de regiones cerebrales y, en consecuencia, controlar cómo atendemos a los estímulos sensoriales entrantes.

El trabajo fue dirigido conjuntamente por el Dr. Lukas Rier y la Dra. Natalie Rhodes de la Facultad de Física y Astronomía de la Universidad de Nottingham. El Dr. Rier dijo: «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. Hay razones importantes para pasar a participantes más jóvenes: desde un punto de vista neurocientífico, muchos hitos críticos en «El desarrollo ocurre en los primeros años (incluso meses) de la vida. Si podemos usar nuestra tecnología para medir las actividades cerebrales que sustentan estos hitos del desarrollo, esto ofrecería una nueva comprensión de la función cerebral».

El Dr. Rhodes era estudiante de pregrado en Física de la Universidad de Nottingham y estudiante de posgrado cuando se llevó a cabo el trabajo. Ahora se ha trasladado a un puesto postdoctoral en Toronto y explica: «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 solo desarrollo cerebral saludable, sino también los sustratos neuronales que subyacen al desarrollo atípico en los niños».

La neurocientífica Dra. Margot Taylor, también autora del artículo, dirige la investigación sobre el autismo en Toronto. Dijo: «Nuestro trabajo está dedicado a estudiar la función cerebral en niños pequeños con y sin autismo. Este estudio es el primero en demostrar que podemos rastrear el desarrollo del cerebro desde una edad muy temprana. Esto es muy emocionante para su posible traducción a la investigación clínica y Trabajos como este nos ayudan a comprender cómo se desarrolla el autismo».

El sistema portátil se ha instalado en varias instituciones de investigación de alto perfil en todo el mundo, incluido el hospital SickKids de Toronto. Los equipos de investigación de ambas instituciones ahora están trabajando juntos para ampliar la cantidad de datos sobre el desarrollo neurológico sobre la función cerebral tanto sana como atípica.