Magnetoencefalografía
La magnetoencefalografía ( MEG ) es una técnica de neuroimagen funcional para mapear la actividad cerebral mediante el registro de campos magnéticos producidos por corrientes eléctricas que ocurren naturalmente en el cerebro , utilizando magnetómetros muy sensibles . Las matrices de SQUID (dispositivos de interferencia cuántica superconductores) son actualmente el magnetómetro más común, mientras que el magnetómetro SERF (sin relajación de intercambio de espín) se está investigando para futuras máquinas. [1] [2]Las aplicaciones de MEG incluyen la investigación básica de los procesos perceptivos y cognitivos del cerebro, la localización de las regiones afectadas por la patología antes de la extirpación quirúrgica, la determinación de la función de varias partes del cerebro y la neurorretroalimentación . Esto se puede aplicar en un entorno clínico para encontrar ubicaciones de anomalías, así como en un entorno experimental para medir simplemente la actividad cerebral. [3]
Las señales MEG fueron medidas por primera vez por el físico David Cohen de la Universidad de Illinois en 1968, [4] antes de la disponibilidad del SQUID , utilizando una bobina de inducción de cobre como detector. Para reducir el ruido de fondo magnético, las mediciones se realizaron en una sala protegida magnéticamente. El detector de bobina apenas era lo suficientemente sensible, lo que resultó en mediciones de MEG deficientes y ruidosas que eran difíciles de usar. Más tarde, Cohen construyó una habitación mucho mejor blindada en el MIT y utilizó uno de los primeros detectores SQUID, recién desarrollado por James E. Zimmerman , investigador de Ford Motor Company, [5] para medir nuevamente las señales MEG. [6] Esta vez las señales eran casi tan claras como las de EEG. Esto estimuló el interés de los físicos que habían estado buscando usos para los SQUID. Posterior a esto, se comenzaron a medir varios tipos de MEG espontáneos y evocados.
Al principio, se utilizó un solo detector SQUID para medir sucesivamente el campo magnético en varios puntos alrededor de la cabeza del sujeto. Esto era engorroso y, en la década de 1980, los fabricantes de MEG comenzaron a colocar múltiples sensores en matrices para cubrir un área más grande de la cabeza. Las matrices de MEG actuales se colocan en un frasco de vacío con forma de casco que normalmente contiene 300 sensores, cubriendo la mayor parte de la cabeza. De esta manera, los MEG de un sujeto o paciente ahora se pueden acumular de manera rápida y eficiente.
Los desarrollos recientes intentan aumentar la portabilidad de los escáneres MEG mediante el uso de magnetómetros libres de relajación de intercambio de espín (SERF). Los magnetómetros SERF son relativamente pequeños, ya que no requieren sistemas de refrigeración voluminosos para funcionar. Al mismo tiempo, presentan una sensibilidad equivalente a la de los SQUID. En 2012 se demostró que MEG podía funcionar con un magnetómetro atómico a escala de chip (CSAM, tipo SERF). [7] Más recientemente, en 2017, los investigadores construyeron un prototipo funcional que utiliza magnetómetros SERF instalados en cascos portátiles impresos en 3D individualmente, [2] que, según señalaron en entrevistas, podrían reemplazarse por algo más fácil de usar en el futuro, como una bicicleta. casco.
Las corrientes neuronales sincronizadas inducen campos magnéticos débiles. El campo magnético del cerebro, que mide 10 femto tesla (fT) para la actividad cortical y 10 3 fT para el ritmo alfa humano , es considerablemente más pequeño que el ruido magnético ambiental en un entorno urbano, que es del orden de 10 8 fT o 0,1 µT. El problema esencial del biomagnetismo es, por lo tanto, la debilidad de la señal en relación con la sensibilidad de los detectores y con el ruido ambiental en competencia.
Las señales MEG (y EEG) se derivan del efecto neto de las corrientes iónicas que fluyen en las dendritas de las neuronas durante la transmisión sináptica . De acuerdo con las ecuaciones de Maxwell , cualquier corriente eléctrica producirá un campo magnético, y es este campo el que se mide. Las corrientes netas se pueden considerar como dipolos de corriente , [8] es decir, corrientes con una posición, orientación y magnitud, pero sin extensión espacial [ dudoso ] . De acuerdo con la regla de la mano derecha , un dipolo de corriente genera un campo magnético que apunta alrededor del eje de su componente vectorial.
