El cerebro procesa la información usando corrientes lentas y rápidas. Hasta ahora, los investigadores tenían que usar electrodos colocados dentro del cerebro para medir este último. Por primera vez, investigadores de Charité - Universitätsmedizin Berlin y Physikalisch-Technische BundesanstaltPTB, visualizó con éxito estas señales cerebrales rápidas desde el exterior y encontró un grado sorprendente de variabilidad. Según su artículo en el Actas de la Academia Nacional de Ciencias , los investigadores utilizaron un dispositivo de magnetoencefalografía particularmente sensible para lograr esta hazaña.
El procesamiento de la información dentro del cerebro es uno de los procesos más complejos del cuerpo. La interrupción de este procesamiento a menudo conduce a trastornos neurológicos graves. Por lo tanto, el estudio de la transmisión de señales dentro del cerebro es clave para comprender una gran cantidad de enfermedades.Desde este punto de vista, sin embargo, crea grandes desafíos para los investigadores. El deseo de observar las células nerviosas del cerebro funcionando "a la velocidad del pensamiento", pero sin la necesidad de colocar electrodos dentro del cerebro, ha llevado a la aparición de dos técnicas que incluyenalta resolución temporal: electroencefalografía EEG y magnetoencefalografía MEG. Ambos métodos permiten visualizar la actividad cerebral desde el exterior del cráneo. Sin embargo, mientras que los resultados de las corrientes lentas son fiables, los de las corrientes rápidas no lo son.
Las corrientes lentas, conocidas como potenciales postsinápticos, ocurren cuando las señales creadas por una célula nerviosa son recibidas por otra. La posterior activación de impulsos que transmiten información a neuronas o músculos posteriores produce corrientes rápidas que duran solo un milisegundo.Estos se conocen como potenciales de acción. "Hasta ahora, solo hemos podido observar las células nerviosas a medida que reciben información, no a medida que transmiten información en respuesta a un único estímulo sensorial", explica el Dr. Gunnar Waterstraat del Departamento de Neurología de Charité conNeurología experimental en el campus Benjamin Franklin. "Se podría decir que efectivamente éramos ciegos de un ojo". Trabajando bajo la dirección del Dr. Waterstraat y el Dr. Rainer Körber del PTB, un equipo de investigadores ha sentado las bases necesariaspara cambiar esto. El grupo de investigación interdisciplinario logró hacer que la tecnología MEG fuera tan sensible que le permitiera detectar incluso las oscilaciones cerebrales rápidas producidas en respuestaa un solo estímulo sensorial.
Lo hicieron reduciendo significativamente el ruido del sistema producido por el dispositivo MEG en sí. "Los sensores de campo magnético dentro del dispositivo MEG están sumergidos en helio líquido, para enfriarlos a -269 ° C 4,2 K", explica el Dr.Körber. Agrega: "Para hacer esto, el sistema de enfriamiento requiere un aislamiento térmico complejo. Este superaislamiento consiste en láminas recubiertas de aluminio que producen ruido magnético y, por lo tanto, enmascararán pequeños campos magnéticos como los asociados con las células nerviosas.diseño del superaislamiento de tal manera que se asegure que este ruido ya no sea medible. Al hacer esto, logramos aumentar la sensibilidad de la tecnología MEG en un factor de diez ".
Los investigadores utilizaron el ejemplo de la estimulación de un nervio en el brazo para demostrar que el nuevo dispositivo es realmente capaz de registrar ondas cerebrales rápidas. Como parte de su estudio en cuatro sujetos sanos, los investigadores aplicaron estimulación eléctrica a un nervio específico en elmuñeca mientras que al mismo tiempo coloca el sensor MEG inmediatamente encima del área del cerebro que es responsable de procesar los estímulos sensoriales aplicados a la mano. Para eliminar fuentes externas de interferencia como redes eléctricas y componentes electrónicos, las mediciones se realizaron en uno de lossalas de grabación blindadas del PTB. Los investigadores encontraron que, al hacerlo, pudieron medir los potenciales de acción producidos por un pequeño grupo de neuronas activadas simultáneamente en la corteza cerebral en respuesta a estímulos individuales.El enfoque nos permitió observar las células nerviosas del cerebro enviando información en respuesta a un único estímulo sensorial ", dice el Dr. Waterst.raat.Continúa: "Una observación interesante fue el hecho de que estas oscilaciones cerebrales rápidas no son uniformes por naturaleza, sino que cambian con cada estímulo. Estos cambios también ocurrieron independientemente de las señales cerebrales lentas. Existe una enorme variabilidad en la forma en que el cerebro procesa la información sobre el tacto.de una mano, a pesar de que todos los estímulos aplicados sean idénticos ".
El hecho de que los investigadores ahora puedan comparar las respuestas individuales a los estímulos abre el camino para que los investigadores de neurología investiguen preguntas que antes quedaban sin respuesta: ¿En qué medida factores como el estado de alerta y el cansancio influyen en el procesamiento de la información en el cerebro?sobre estímulos adicionales que se reciben al mismo tiempo? El sistema MEG altamente sensible también podría ayudar a los científicos a desarrollar una comprensión más profunda y mejores tratamientos para los trastornos neurológicos. La epilepsia y la enfermedad de Parkinson son ejemplos de trastornos que están relacionados con interrupciones enseñalización cerebral. "Gracias a esta tecnología MEG optimizada, nuestra caja de herramientas de neurociencia ha ganado una nueva herramienta crucial que nos permite abordar todas estas preguntas de manera no invasiva", dice el Dr. Waterstraat.
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por Physikalisch-Technische Bundesanstalt PTB . Original escrito por Erika Schow. Nota: el contenido se puede editar por estilo y longitud.
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