¿Qué pensarías si te dijeran que es posible diagnosticar enfermedades por el movimiento del agua dentro de tu cerebro? Aunque resulte difícil de imaginar, la resonancia magnética sensible a difusión (IRMd) es una técnica de neuroimagen que permite estudiar el desplazamiento natural de las moléculas de agua dentro del cerebro y revelar detalles microscópicos sobre la estructura y organización, tanto de los tejidos normales como de los tejidos patológicos.
El cuerpo humano tiene una gran cantidad de agua, y el cerebro humano no es la excepción, con cerca de un 80 % de agua en su contenido. El movimiento del agua dentro del cuerpo es aleatorio, las moléculas de agua se mueven de forma continua y desordenada en todas las direcciones, pero también tienden a distribuirse de manera uniforme a lo largo de un espacio, moviéndose de áreas de mayor concentración a áreas de menor concentración, a esto se le conoce como difusión.
En el cerebro, al desplazarse las moléculas de agua, mediante difusión, exploran la estructura del tejido a nivel microscópico, interactuando con componentes celulares como las membranas, la mielina, y otras estructuras que forman parte de la arquitectura del tejido cerebral. Estas interacciones dirigen y a su vez restringen el movimiento del agua; de esta manera, al conocer los desplazamientos y el comportamiento de las moléculas de agua mediante las imágenes de difusión, de forma indirecta, estamos obteniendo información valiosa sobre la organización y funcionamiento de la arquitectura y las estructuras celulares de los tejidos cerebrales.
Un imán muy potente para obtener imágenes
La resonancia magnética es una técnica de imagen médica que utiliza un imán extremadamente potente, capaz de generar un campo magnético entre 30,000 y 60,000 veces más fuerte que el campo magnético de la Tierra, así es, ¡un poder verdaderamente impresionante!
Se utiliza para magnetizar los átomos del cuerpo, principalmente el hidrógeno presente en las moléculas de agua; posteriormente, se envían pulsos de ondas de radio a una frecuencia específica para activar los núcleos de hidrógeno en el cuerpo; esto hace que los núcleos excitados liberen la energía que acaban de ganar, emitiendo señales de radiofrecuencia, algo similar a lo que ocurre cuando en la radio se emite una estación en particular mientras la escuchas.
Estas señales se recogen con una bobina (como una antena) y nos informan sobre cómo están magnetizados los núcleos, lo cual nos brinda información del desplazamiento del agua, y codificando espacialmente esta información es como se crean las imágenes.
La resonancia magnética de difusión es una técnica segura y no invasiva, debido a que utiliza campos magnéticos y ondas de radio para crear imágenes del cerebro, pero no involucra radiación. Durante el escaneo, los pacientes no sienten ningún cambio o sensación, es completamente indolora, pero si es importante permanecer quieto mientras el equipo trabaja.
El Dr. Luis Concha Loyola, responsable de la Unidad de Resonancia Magnética (URM), que forma parte del Laboratorio Nacional de Imagen por Resonancia Magnética (LANIREM), ubicado en el Instituto de Neurobiología (INB) de la Universidad Nacional Autónoma de México (UNAM), comentó que:
“En el laboratorio utilizamos las imágenes de resonancia magnética sensibles a difusión (IRMd) con dos fines. Primero, a través de nuestro servicio al público, realizamos estas imágenes para evaluar isquemia cerebral (infartos cerebrales), edema en los tejidos, y tipificación de tumores benignos y malignos en mama, próstata, hígado y otras partes del cuerpo. Además, realizamos tractografía cerebral, un método de análisis que se deriva de las IRMd y que es de mucha utilidad en el planeamiento de neurocirugía, con la intención de dañar lo menos posible las vías de comunicación cerebral. Por otro lado, con fines de investigación, utilizamos las IRMd para caracterizar el tejido nervioso, y saber si tiene afectaciones a nivel tisular en distintas enfermedades neurológicas como epilepsia, esclerosis múltiple y Parkinson. De igual manera, para investigación, la tractografía nos ayuda a identificar las redes de conectividad cerebral, y estudiar cómo estás cambian a lo largo de la vida y en presencia de enfermedades neurológicas y psiquiátricas”.
Existen ventajas en la utilización de esta técnica que el Dr. Concha nos explica: “Las IRMd nos permiten estudiar el tejido a nivel micro y mesoscópico. Esto supera a las imágenes anatómicas, por ejemplo, donde en cada pixel de la imagen sólo puede haber un valor, y se convierten en la unidad de información más chica; las IRMd, por el contrario, nos dan información de lo que sucede dentro del pixel, y nos proporcionan distintas métricas que nos ayudan a caracterizar el tejido. Es una especie de microscopio virtual, que no es invasivo, es sin radiación y sin molestias”.
Hoy, la resonancia magnética sensible a difusión es una herramienta fundamental en el diagnóstico temprano de accidentes cerebrovasculares y en el estudio de enfermedades neurodegenerativas, como el Alzheimer, así como en la planificación de neurocirugías. Su capacidad para detectar cambios microscópicos antes de que sean visibles en otras modalidades de imagen la ha convertido en un pilar de la neurociencia moderna. Además, técnicas derivadas, como la tractografía, han abierto nuevas fronteras en la comprensión de la conectividad cerebral. Con avances continuos en software y hardware, la resonancia de difusión sigue expandiendo sus aplicaciones, prometiendo nuevos descubrimientos en la medicina y la biología.
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Referencias
- Jones, D. K. (Ed.). (2011). Diffusion MRI: Theory, methods, and applications. Oxford University Press.
- Le Bihan, D., & Iima, M. (2015). Diffusion Magnetic Resonance Imaging: What Water Tells Us about Biological Tissues. PLOS Biology, 13(7), e1002203. https://doi.org/10.1371/journal.pbio.1002203
Priscila Ruiz Acosta es alumna de la maestría en ciencias (neurobiología) en el Instituto de Neurobiología de la UNAM Campus Juriquilla
La maestra Beatriz Adriana García Frías es responsable del área de difusión y divulgación de la ciencia en el Instituto de Neurobiología de la UNAM Campus Juriquilla adriana.garcia@inb.unam.mx
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