Medir la salud del cerebro con ayuda de la respiración

La salud del cerebro, el órgano rector del sistema nervioso, es clave para el buen funcionamiento de nuestro organismo, por esta razón desarrollar técnicas eficaces y no invasivas para comprobar su estado supone una aportación de gran valor para la medicina.

El Basque Center on Cognition, Brain and Language (BCBL) ha desarrollado nuevas técnicas de resonancia magnética funcional, apoyadas en apneas voluntarias, que permiten medir la respuesta de la reactividad cerebrovascular (RCV) del cerebro, un marcador del estado de salud cerebrovascular, usando protocolos menos invasivos que los empleados en la actualidad y en dirección hacia una medicina más personalizada.

“La RCV es la capacidad de la circulación cerebral para regular el flujo sanguíneo y mantener un aporte constante de oxígeno a las neuronas. Es una medida clave en la evaluación del estado del sistema cerebrovascular y, como tal, de la salud cerebral. La medición de la RCV se emplea en el control de múltiples enfermedades neurovasculares, neurodegenerativas y tumores cerebrales. En el BCBL hemos llevado a cabo varios estudios que han permitido demostrar el beneficio de usar técnicas avanzadas de resonancia magnética funcional basadas en secuencias multieco y apoyadas en apneas para medir la RCV”, asegura el investigador César Caballero Gaudes, investigador Ramón y Cajal y líder del grupo de procesado de señal en Neuroimagen en el BCBL.

En estos estudios, el equipo del BCBL ha colaborado con expertos de la Universidad de Northwestern en Chicago para el desarrollo de un protocolo que simplificara la medición de la RCV en el ámbito clínico.

Ahora mismo, la medición de la RCV se realiza de forma mayoritaria en los hospitales mediante estudios de Doppler transcraneal, una técnica rápida, económica y sencilla, pero que generalmente demanda la administración de acetazolamida endovenosa o la inhalación de gases con una concentración tolerable de dióxido de carbono (CO2). Sin embargo, estos procedimientos no son muy adecuados o tolerados en cierta población como niños o personas mayores, pudiendo causar una sensación de incomodidad o mareo en ciertos sujetos y por tanto alterar la medición de RCV.

El método desarrollado en los estudios del BCBL presenta ventajas como eliminar la necesidad de acetazolamida o gases, y simplemente implica la realización de una tarea de respiración de unos pocos minutos, ya sea mantener la respiración o respirar profundamente durante 20 o 30 segundos. Pero además se centra en técnicas avanzadas de resonancia magnética funcional basadas en secuencias multieco, frente a las secuencias convencionales. Estas técnicas permiten obtener mapas de la RCV en el cerebro de una forma más precisa y fiable, pudiendo además medir también el retardo vascular en diferentes regiones del cerebro.

“Es algo parecido a los smartphones multicámaras, que utilizan varias cámaras para obtener una mayor calidad de imagen. Con la secuencia multieco sucede un fenómeno similar, obtenemos mayor calidad, precisión y fiabilidad en el mapeo de la RCV”, agrega Caballero.

Uno de los principales hitos de los estudios llevados a cabo es que por primera vez se ha medido la RCV con resonancia magnética funcional en múltiples sujetos con 10 medidas por sujeto.

“Hasta ahora, los trabajos previos que estudiaban la reproducibilidad de estas mediciones sólo habían considerado 2 o 3 evaluaciones. El hecho de realizar 10 sesiones ha permitido demostrar que estas mediciones son fiables y altamente reproducibles a nivel de sujetos individuales y hace posible desarrollar pruebas médicas más personalizadas y, por tanto, más efectivas. Nuestro procedimiento, más eficiente y sencillo, puede simplificar las evaluaciones de RCV y además ofrecer una información fisiológica muy valiosa y complementaria a los estudios de conectividad funcional en el cerebro”, añade, por su parte, el investigador Stefano Moia, que está realizando su doctorado en el desarrollo de estas técnicas.

Los expertos señalan que los estudios llevados a cabo en el BCBL son “pioneros en el País Vasco y, seguramente también a nivel nacional” y consideran que “estas investigaciones pueden tener una gran utilidad en los hospitales”.

“Vamos a poner los datos recogidos en el BCBL en repositorios públicos de tal forma que estén disponibles libremente para la comunidad científica y se garantice la transparencia y la accesibilidad, de manera que sirvan como referencia para otras investigaciones”, añaden.

La mirada al futuro

El objetivo ahora de los investigadores es continuar avanzando y estudiar cómo se relaciona la medición de la RCV en reposo con otras respuestas neurovasculares al realizar tareas, por ejemplo, una acción motora o un proceso de memoria.

“Queremos investigar la relación entre esta respuesta cerebrovascular, de origen más fisiológico, con la cognición y la conducta. También nos gustaría aplicar estos métodos en estudios clínicos con pacientes. En estos momentos estamos recogiendo estos datos en pacientes con tumores cerebrales. Nos gustaría aplicarlo a otras enfermedades neurológicas como afasia, infartos cerebrales, la enfermedad de Moyamoya o la esclerosis múltiple, en colaboración con los grupos médicos de los hospitales. Transferir estos métodos a la clínica debe ser el objetivo final”, concluye el equipo de investigadores.

Los estudios liderados por el BCBL han contado con la participación de investigadores de la Northwestern University en Chicago y de científicos del Instituto Nacional de Salud Mental (NIMH) de EEUU. Las investigaciones han recibido financiación del programa INPhINIT de la Fundación Obra Social La Caixa (LCF/BQ/IN17/11620063), del Gobierno Vasco (BERC 2018-2021 and PIBA_2019_104), del Ministerio de Ciencia, Innovación y Universidades y del Ministerio de Economía y Competitividad.