La próxima generación de imágenes cerebrales
Las enfermedades neurológicas suelen comenzar con cambios sutiles en el interior de las células individuales, mucho antes de que las exploraciones cerebrales convencionales revelen daños visibles. Este retraso puede dificultar el diagnóstico precoz y limitar la capacidad de los médicos para distinguir entre los diferentes procesos patológicos o para controlar cómo responden los pacientes al tratamiento. La resonancia magnética convencional es una herramienta clínica indispensable para identificar dónde se ha producido el daño en el cerebro, pero no siempre puede explicar qué procesos biológicos son los responsables. Los trastornos neurodegenerativos, como la enfermedad de Alzheimer, las afecciones neuroinflamatorias, como la esclerosis múltiple, y los tumores cerebrales afectan a diferentes tipos de células y desencadenan mecanismos patológicos distintos que a menudo parecen similares en las exploraciones estándar.
Más allá de la IRM convencional
El equipo del proyecto C-MORPH(se abrirá en una nueva ventana), financiado por el CEI, se propuso desarrollar técnicas avanzadas de resonancia magnética que detecten cambios específicos en las células cerebrales y de la médula espinal en humanos vivos, lo que abre nuevas posibilidades para la atención neurológica personalizada. El objetivo era ir más allá de la producción de imágenes anatómicas y, en cambio, proporcionar información sobre la densidad celular, la morfología, la organización intracelular, el metabolismo y la composición de los tejidos. Para lograrlo, los investigadores combinaron la IRM de difusión avanzada(se abrirá en una nueva ventana), la espectroscopia de resonancia magnética, las imágenes de campo ultraalto y el modelado computacional. «Queríamos identificar biomarcadores de IRM específicos de las células asociados con los cambios celulares subyacentes que ocurren en el tejido vivo», explica el investigador principal Henrik Lundell.
Nuevos métodos de imagen revelan la biología oculta
Los investigadores crearon herramientas nuevas para caracterizar las características estructurales de las células, con especial atención al tejido neuronal. En su trabajo se demostró cómo con los nuevos mecanismos de contraste(se abrirá en una nueva ventana) se pueden distinguir simultáneamente el tamaño y la forma de las estructuras microscópicas a escala micrométrica. En el proyecto se demostró que los métodos de difusión avanzados pueden caracterizar mejor la microestructura del tejido, al tiempo que reducen la interferencia de factores como la orientación de las fibras. También se desarrollaron métodos para distinguir la actividad inflamatoria del daño tisular permanente, lo que proporcionó información valiosa sobre la progresión de la enfermedad y la respuesta al tratamiento. «Hemos desarrollado métodos avanzados de resonancia magnética que aprovechan el movimiento del agua y los metabolitos para investigar los procesos biológicos que ocurren a escala celular», afirma Lundell. Al combinar la información de la difusión del agua(se abrirá en una nueva ventana), la movilidad de los metabolitos y la composición del tejido, los investigadores pueden estudiar los cambios en poblaciones celulares específicas antes de que se manifieste un daño estructural a gran escala. Además, el equipo del proyecto descubrió un fenómeno de imagen completamente nuevo conocido como anisotropía espectral. Inicialmente descrito teóricamente y mediante simulaciones por ordenador, este efecto se ha demostrado ahora de forma experimental por primera vez.
Lograr resultados clínicos
Si bien muchas de las técnicas han alcanzado la madurez técnica, se requiere una mayor validación en cohortes de pacientes más amplias antes de su puesta en práctica clínica rutinaria. Según Lundell, algunos métodos cuantitativos y avanzados de resonancia magnética de difusión podrían llegar a los centros clínicos especializados en los próximos cinco años, a medida que el «hardware» y el «software» de los escáneres sigan evolucionando. Los métodos de imagen metabólica más complejos requerirán una validación y estandarización multicéntricas adicionales antes de su adopción generalizada. En el proyecto también se continúa explorando el potencial clínico de la anisotropía espectral y otros biomarcadores de reciente desarrollo en estudios con pacientes. Más allá de las enfermedades neurológicas, se espera que estos métodos proporcionen información valiosa sobre el desarrollo cerebral saludable, el envejecimiento, el aprendizaje y la influencia del estilo de vida en la salud del cerebro.
