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Anomalías del cerebro podrán verse en 3D

 
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El avance se viene desarrollando en la Escuela de Mecatrónica de la Facultad de Minas de la UN.
El avance se viene desarrollando en la Escuela de Mecatrónica de la Facultad de Minas de la UN.

23 de mayo de 2012

Expertos en eléctrica y automatización localizarán y “dibujarán”, con mayor exactitud, los problemas neuronales, gracias al desarrollo de algoritmos que transforman señales eléctricas en imágenes.

En la actualidad, la electroencefalografía (EEG) es el método usado con mayor frecuencia para conocer la actividad eléctrica de este poderoso y entramado “procesador” natural, que ejecuta las funciones especializadas de nuestra vida diaria.

El problema, según coinciden los miembros del Grupo de Automática de la UN en Medellín (Gaunal), es que con dicho procedimiento no se puede extraer suficiente información sobre lo que pasa dentro de la intrigante “cabina de pilotaje” que es el cerebro.

Lo que hace la EEG es captar las señales de las neuronas a través de electrodos dispuestos sobre el cuero cabelludo del paciente. Los datos son trasferidos a una máquina que, luego del respectivo procesamiento computacional, imprime unas curvas de movimiento, similares a las de los sismógrafos para detectar temblores de tierra.

Si bien la técnica es útil, tiene bastantes limitaciones debido a que algunas señales son casi indescifrables para los especialistas, en la medida en que indican que algo anda mal, pero no precisan ni qué ni dónde.

Una “foto” con señales

Los expertos de la UN diseñaron un método que aprovecha los reportes de la EEG y los transforma en imágenes detalladas, en tercera dimensión (3D), de la zona del cerebro en crisis.

Para entender mejor cómo funciona la conversión de las señales en figuras inteligibles, José David López, investigador principal del proyecto, pone como ejemplo la forma en que se detecta la actividad sísmica.

“Cuando hay un temblor, diversos sensores instalados en la superficie alrededor de la Tierra se activan y cada uno mide una potencia de energía diferente, lo que hace posible triangular la ubicación original, de la misma forma como lo hacen los sistemas de posicionamiento satelital”, explica.

De manera similar se aprovechan y analizan las señales de energía de las neuronas, obtenidas mediante el encefalograma, con el fin de determinar la anchura, la longitud y la profundidad de las ondas emitidas. Para ello se acude a fórmulas matemáticas y algoritmos especializados, que permiten reconstruir en imágenes 3D la actividad cerebral en el sitio afectado.

El director del Gaunal, Jairo Espinosa, especifica que con el electroencefalograma se adquiere la intensidad eléctrica mientras las neuronas trabajan, pero esa señal es material en bruto, “como un ruido”, que se debe descifrar. El trabajo de los ingenieros de la UN consiste en encontrar la coherencia entre ese conjunto de frecuencias y localizar la región que provoca la actividad anormal en ese momento.

Una vez se tienen las imágenes es posible detectar problemas diversos (como párkinson, lesiones en la médula espinal, derrames y falencias auditivas), así como revelar el comportamiento cerebral para hacer estudios de drogas y de la epilepsia.

El reto es concretar el método preciso con un software médico que tome las “fotos” del comportamiento tridimensional del cerebro. El proyecto cuenta con el acompañamiento de centros de neuroimágenes de Inglaterra y Bélgica que han desarrollado técnicas para problemas de este tipo.

Los expertos agregan que el objetivo es aprovechar un poder computacional mucho mayor que el de la actualidad, con algoritmos que se encarguen de hacer la reconstrucción del lugar deseado, para que luego el computador tome esa información y la organice en forma de datos.

Ellos también están incursionando en la ubicación de focos epilépticos o regiones de la corteza cerebral responsables de las crisis. “De allí surgen enfermedades crónicas, dado que se manifiestan con ataques recurrentes de descargas eléctricas, excesivas o breves, de grupos de células”, explican.

López, experto en automatización, resalta: “no hay que estar dentro del cerebro para medir su actividad eléctrica y magnética, sino que lo medimos desde afuera y elaboramos imágenes que cualquiera pueda entender. Queremos ser lo menos invasivos posible”.

Beneficio de alto impacto

Según datos de la organización Mundial de la Salud (OMS), en el planeta hay aproximadamente 50 millones de personas con epilepsia. Lo preocupante es que de esta enfermedad derivan diversas alteraciones físicas que llevan a problemas psicosociales, por lo cual es necesaria una detección óptima y oportuna de los males.

El doctor Gareth R. Barnes, del Centro de Neuroimágenes de la University College London, señala que cada vez más neurólogos están siendo entrenados en estas técnicas, que ahorran tiempo y dinero al determinar patologías y procedimientos.

El experto británico resalta que el procedimiento desarrollado en la UN no es invasivo. Por ende, se pueden evitar cirugías innecesarias: por ejemplo, cuando se elige dónde poner las mallas de EEG intracraneales, en casos de epilepsia se pueden ubicar sin necesidad de remover gran parte del cráneo. Así, se evitará la remoción amplia de regiones del cerebro y solo se extraerá el foco afectado.

Sobre este aspecto, un informe de la Agencia de Evaluación de Tecnologías Sanitarias (AETS), de España, explica que cuando se detecta un foco epiléptico este “debe estar localizado en una región cuya exéresis (escisión quirúrgica de una parte inútil o perjudicial) no tenga como consecuencia un déficit neurológico y neuropsicológico responsable de incapacidad o de alterar la vida cotidiana del paciente”. Pues uno de los riesgos con las operaciones es remover neuronas sanas que mantienen funciones benéficas.

El estudio de identificación de señales que desarrolla el Grupo de Automática, desde hace tres años, se adelanta en asociación con el Hospitalito Infantil de Manizales y el Instituto de Epilepsia y Párkinson del Eje Cafetero, que efectúan operaciones para remover lesiones epilépticas. Estos serán potenciales implementadores del importante adelanto científico de la UN en Medellín.

Créditos: agenciadenoticias.unal.edu.co