Nuevo método de imágenes rastrea las escurridizas redes del cerebro
Las señales cerebrales se miden con EEG de alta densidad. La fuente de la señal se simula y estima utilizando inteligencia artificial. Los resultados se validan con hallazgos clínicos. Crédito: Facultad de Ingeniería de la Universidad Carnegie Mellon
Comprender la fuente y la red de señales a medida que el cerebro funciona es un objetivo central de la investigación del cerebro. Ahora, los ingenieros de Carnegie Mellon han creado un sistema para obtener imágenes de EEG de alta densidad del origen y la ruta de las señales cerebrales normales y anormales.
Bin He, jefe del Departamento de Ingeniería Biomédica de la Universidad Carnegie Mellon, y sus colegas están trabajando en una iniciativa central de los Institutos Nacionales de la Salud, llamada Investigación del cerebro mediante el avance de neurotecnologías innovadoras (BRAIN).
El trabajo del grupo con EEG de alta densidad, publicado en la revista Nature Communications, da un gran paso hacia la realización de uno de los objetivos centrales de la iniciativa BRAIN: «producir una nueva y revolucionaria imagen dinámica del cerebro que, por primera vez, muestra cómo las células individuales y los circuitos neuronales complejos interactúan tanto en el tiempo como en el espacio». En otras palabras, desarrollar una forma de observar cómo el cerebro hace lo que hace.
«La electroencefalografía (EEG) se ha utilizado durante décadas para rastrear las señales del cerebro», explicó Shumin Wang, Ph.D., director del programa NIBIB en Tecnologías Bio-Electromagnéticas. «El Dr. He y su equipo desarrollaron una versión más poderosa y de alta densidad de EEG que puede rastrear señales cerebrales en áreas mucho más grandes del cerebro de lo que era posible anteriormente. Luego, se usa inteligencia artificial para identificar dónde se originan estas señales más fuertes y viajan a través del cerebro. cerebro, con gran precisión».
El equipo de investigación probó el sistema EEG de alta densidad en pacientes con epilepsia. Las personas experimentan convulsiones causadas por pulsos errantes de actividad cerebral, conocida como zona epileptógena. Las convulsiones de muchos pacientes se pueden controlar con medicamentos. Para quienes son resistentes a los medicamentos, la extirpación quirúrgica de la zona epileptógena es una opción clínica. La capacidad del EEG de alta densidad para identificar con precisión la fuente epiléptica permitiría cirugías cerebrales muy mejoradas para eliminar de manera eficiente solo el área problemática y preservar el tejido cerebral circundante.
El equipo probó su método, denominado FAST- IRES para la escasez de bordes reponderada iterativamente espacio-temporal, en 36 pacientes con epilepsia sometidos a pruebas preoperatorias. Se obtuvieron grabaciones cerebrales no invasivas FAST-IRES durante varios días utilizando una matriz especial de EEG de alta densidad. El hecho de que FAST-IRES no sea invasivo es extremadamente importante, dado que las pruebas preoperatorias estándar requieren un EEG invasivo, que es necesario para identificar la región epileptogénica, pero conlleva mayores riesgos de infección, complicaciones y costos.
En los 36 pacientes, el método FAST-IRES analizó más de 1000 picos de EEG y ocurrieron 86 convulsiones. Luego, las grabaciones de alta densidad se analizaron utilizando la pieza de inteligencia artificial del método FAST-IRES y se compararon con las pruebas preoperatorias de EEG invasivas estándar y los hallazgos quirúrgicos.
El método FAST-IRES fue extremadamente preciso. en la identificación de la posición y extensión de la zona epileptogénica en los pacientes, lo cual fue confirmado con los datos quirúrgicos. «Nuestros resultados demostraron claramente que FAST-IRES podía identificar la zona epileptogénica con alta precisión, utilizando registros de EEG de alta densidad no invasivos en el cuero cabelludo», dijo He. Los colaboradores del estudio en la clínica Mayo están considerando implementar el sistema en el futuro.
El equipo cree que la técnica FAST-IRES podría usarse para el diagnóstico y tratamiento de la enfermedad de Alzheimer, Parkinson, accidente cerebrovascular e incluso depresión. «Es extremadamente satisfactorio ver que nuestro trabajo tiene un impacto significativo en el cumplimiento de uno de los objetivos centrales de la iniciativa BRAIN», dijo He. «Además de tratar a los pacientes, esperamos que nuestro trabajo ayude a los investigadores a lograr avances significativos en nuestra comprensión de la neurociencia humana».
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El EEG de alta densidad produce una imagen dinámica de la fuente de señal cerebral Más información: Abbas Sohrabpour et al. Imágenes de fuentes electromagnéticas no invasivas de fuentes cerebrales epileptógenas distribuidas espaciotemporalmente, Nature Communications (2020). DOI: 10.1038/s41467-020-15781-0 Información de la revista: Nature Communications
Proporcionado por los Institutos Nacionales de Salud Cita: Nuevo método de imágenes rastrea las escurridizas redes del cerebro ( 2020, 10 de junio) recuperado el 31 de agosto de 2022 de https://medicalxpress.com/news/2020-06-imaging-method-tracks-brain-elusive.html Este documento está sujeto a derechos de autor. Aparte de cualquier trato justo con fines de estudio o investigación privados, ninguna parte puede reproducirse sin el permiso por escrito. El contenido se proporciona únicamente con fines informativos.