Usando imanes fuertes y dirigidos pero no invasivos en sitios específicos en el cerebro de personas con y sin problemas leves de aprendizaje y memoria, los investigadores de Johns Hopkins informaron que pudieron detectar diferencias en las concentraciones de químicos cerebrales que transmiten mensajes entre las neuronas.de estos campos magnéticos permite a los investigadores medir pequeñas cantidades y comparar múltiples niveles de metabolitos cerebrales al mismo tiempo. Estos estudios pueden finalmente ayudar a revelar qué inicia el deterioro de la memoria y quizás, incluso, predecir el riesgo de demencia.
Los investigadores creen que medir tales datos a lo largo del tiempo les permitirá detectar y describir con mayor precisión los cambios en el metabolismo en el cerebro a medida que una persona progresa de un deterioro cognitivo saludable a leve y a la demencia.
Los hallazgos fueron publicados en la edición de enero de Neurobiología del envejecimiento .
"Esperamos algún día utilizar esta tecnología para comprender los primeros cambios en la química del cerebro que están asociados con síntomas cognitivos y de comportamiento que podrían representar nuevos objetivos para el tratamiento", dice Gwenn S. Smith, Ph.D., la familia RichmanProfesor de Alzheimer y enfermedades relacionadas, Departamento de Psiquiatría y Ciencias del Comportamiento de la Facultad de Medicina de la Universidad Johns Hopkins y director de la División de Psiquiatría y Neuropsiquiatría Geriátrica. "En este momento, no conocemos el mecanismo biológico en el cerebro que inicia la memoria".deterioro, y creemos que al usar esta técnica, eventualmente podremos entender los cambios químicos en el cerebro que desencadenan este daño, y tal vez algún día intervengan para prevenirlo ".
Los investigadores dicen que detectaron una disminución en dos mensajeros químicos particulares, GABA y glutamato, en personas que tienen un deterioro cognitivo leve, en comparación con aquellos que no lo tienen.
Estudios previos de los investigadores mostraron que otros tipos de imágenes cerebrales, en particular escáneres PET, podían detectar de forma única los neurotransmisores, los mensajeros químicos del cerebro, la serotonina y la dopamina. Ambos químicos están involucrados en el estado de ánimo, la memoria y el deterioro cognitivo.Pero, cada químico medido de esta manera requiere su propia exploración PET.
La tecnología utilizada en el nuevo estudio, la espectroscopía de resonancia magnética MRS, es muy similar a la resonancia magnética MRI, que utiliza fuertes campos magnéticos y ondas de radio para crear y proyectar imágenes de tejidos y órganos. Mientras que la MRI mide principalmenteEn el agua del cerebro, MRS se ha utilizado durante mucho tiempo para identificar productos de descomposición química, o metabolitos, en una sustancia desconocida basada en picos únicos o "característicos" de las sustancias generadas en respuesta a ciertas vibraciones. MRS utiliza una combinación de un imán fuerte yondas de radio para estimular a las moléculas en el cerebro para que realicen movimientos de volteo pequeños y distintos. El análisis por computadora identifica los metabolitos químicos dependiendo de dónde aparecen los picos en una escala que clasifica los químicos según la rapidez con que aparecen las señales de estos movimientos de volteo.el ancho de los picos en la escala determina la cantidad de producto químico en el área del cerebro objetivo.
Sin embargo, cuando se usan máquinas comunes de resonancia magnética clínica, los investigadores dicen que los picos se sangran entre sí y que los productos químicos con estructuras similares no se pueden distinguir entre sí. Los investigadores comenzaron a usar un dispositivo con un imán más potente, conocidocomo 7-Tesla. La fuerza del campo magnético de esta máquina es más de 100,000 veces la fuerza del campo magnético de la Tierra.
"Estamos viendo concentraciones extremadamente pequeñas de químicos en el cerebro, con concentraciones aproximadamente 50,000 veces más bajas que el agua, esencialmente las agujas proverbiales en un pajar", dice Georg Oeltzschner, Ph.D., becario postdoctoral en el Russell HDepartamento de Radiología y Ciencias Radiológicas de Morgan en la Facultad de Medicina de la Universidad Johns Hopkins. "Las señales muy bajas y la tecnología sensible es la razón por la cual esta técnica no se ha utilizado ampliamente para medir las señales de los químicos que nos interesan. Con el imán fuerte, podemos mejorar la señal y la resolución de manera decisiva "
"Estas diferentes sustancias químicas se pueden medir en una sola exploración y complementan las sustancias químicas del cerebro que podemos medir con la exploración PET", dice Smith.
Esperando ver diferencias en la composición química del cerebro en personas con deterioro cognitivo leve en comparación con personas sanas, los investigadores reclutaron a 13 personas con deterioro cognitivo leve y 13 controles sanos. Siete de los 26 participantes eran mujeres y los participantes eran unedad promedio de 67 años
Para confirmar que los participantes tenían un deterioro cognitivo leve, tuvieron que calificar al menos una desviación estándar y media por debajo del rango normal en la Prueba de aprendizaje verbal de California o la Prueba breve de memoria visuoespacial, pruebas estándar de memoria.Una exploración PET para medir las placas de proteína amiloide que aparecen temprano en el cerebro de las personas con la enfermedad, confirmaron que cada participante con deterioro cognitivo leve tenía evidencia de estas placas de proteína.
Los investigadores querían medir neurotransmisores y metabolitos cerebrales encontrados en partes del cerebro que se sabe que muestran cambios en las personas con enfermedad de Alzheimer: la corteza cingulada anterior y la corteza cingulada posterior. Ambos lugares caen en la parte del cerebro responsable del pensamiento yestado de ánimo en la línea media central que divide el cerebro en hemisferios derecho e izquierdo, con una ubicación cerca de la parte frontal de la cabeza y la otra cerca de la parte posterior. Cada exploración MRS para una región específica del cerebro con el imán 7-Tesla tomó aproximadamente 5-10minutos para obtener suficiente resolución y fuerza de señal de los componentes químicos en cada una de las ubicaciones del cerebro.
Los investigadores identificaron y compararon los niveles de los neurotransmisores GABA y glutamato, el metabolito N-acetilpartpartilglutamato, el antioxidante glutatión y los marcadores de la salud neuronal N-acetilapartato y mioinositol, que a niveles más altos indica inflamación cerebral.
El hallazgo más sorprendente, dice Smith, fue una disminución del 16 por ciento de GABA en los cerebros de las personas que tienen un deterioro cognitivo leve en comparación con las personas sanas, usando la creatina química como referencia para estandarizar los niveles de metabolitos de persona a persona. Por ejemplo,en la región hacia el frente del cerebro, la proporción de GABA a creatina fue de 0.42 en personas sanas en comparación con 0.34 en personas con deterioro cognitivo leve. También encontraron disminuciones de aproximadamente 6 por ciento en glutamato en el cerebro de personas con deterioro cognitivo leve.
"Este estudio piloto muestra que podemos usar MRS para medir metabolitos individuales en el cerebro, y podemos detectar cambios en los químicos del cerebro entre personas sanas y personas en riesgo de enfermedad de Alzheimer", dice Smith. "Ahora podemos prepararnos"hacer un estudio más amplio con más personas para obtener resultados más significativos "
Oeltzschner dijo que también planea aplicar técnicas de medición recientemente desarrolladas capaces de medir GABA y otros metabolitos de baja concentración en las máquinas de resonancia magnética más comunes con imanes de fuerza Tesla 3.0. Estas nuevas técnicas pueden permitir más lugares para hacer este tipo de mediciones, comoLas máquinas 7-Tesla son caras y todavía relativamente raras.
Este trabajo fue apoyado por el Instituto Nacional sobre el Envejecimiento 2P50AG005146, AG038893, AG041633, Centro Nacional para el Avance de las Ciencias Translacionales UL1 TR 001079, Instituto Nacional de Imágenes Biomédicas y Bioingeniería P41EB015909, R01EB016089, R01EB023963Salud mental R01MH106564 y R21MH098228.
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por Medicina Johns Hopkins . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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