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Aumento de la señal por protones del agua extravascular

La mejora de la señal por protones de agua extravascular , o SEEP , es un mecanismo de contraste para la resonancia magnética funcional (fMRI), que es una alternativa al contraste BOLD ( dependiente del nivel de oxígeno en sangre ) más comúnmente empleado. Este mecanismo para los cambios de contraste de la imagen correspondientes a los cambios en la actividad neuronal fue propuesto por primera vez por el Dr. Patrick Stroman en 2001. [1] [2] El contraste SEEP se basa en cambios en el contenido de agua del tejido que surgen del aumento de la producción de líquido extracelular [3] [4] y la hinchazón de neuronas y células gliales en los sitios de actividad neuronal. [5] [6] Debido a que las fuentes dominantes de la señal de MRI en los tejidos biológicos son el agua y los lípidos, un aumento en el contenido de agua del tejido se refleja en un aumento local en la intensidad de la señal de RM . Se ha observado una correspondencia entre los cambios de señal BOLD y SEEP, y los sitios de actividad, en el cerebro y parece surgir de la dependencia común de los cambios en el flujo sanguíneo local para causar un cambio en la oxigenación de la sangre o para producir líquido extracelular. [7] [8] La ventaja del contraste SEEP es que se puede detectar con métodos de imágenes por RM que son relativamente insensibles a las diferencias de susceptibilidad magnética entre el aire, los tejidos, la sangre y el hueso. Estas diferencias de susceptibilidad pueden dar lugar a distorsiones de la imagen espacial y áreas de baja señal, y los cambios de susceptibilidad magnética en la sangre dan lugar al contraste BOLD para fMRI. La principal aplicación de SEEP hasta la fecha ha sido la fMRI de la médula espinal ( fMRI espinal ) porque las interfaces hueso/tejido alrededor de la médula espinal causan una mala calidad de imagen con los métodos fMRI convencionales. Las desventajas de SEEP en comparación con el contraste BOLD son que revela áreas de actividad más localizadas y en el cerebro los cambios de intensidad de la señal son típicamente menores, y por lo tanto puede ser más difícil de detectar. [7] [8] [9] [10]

Controversia

La SEEP es controvertida porque no existe un acuerdo universal sobre su existencia como mecanismo de contraste para fMRI. [11] Sin embargo, estudios más recientes han demostrado cambios en la señal de MRI correspondientes a cambios en la actividad neuronal en cortes de tejido cortical de rata, en ausencia de flujo sanguíneo o cambios en la oxigenación, y la actividad neuronal y la hinchazón celular fueron corroboradas por microscopía de transmitancia de luz. [12] Esto demostró el contraste SEEP en ausencia de factores de confusión que pueden ocurrir in vivo , como el movimiento fisiológico y la posibilidad de contraste BOLD concurrente.

Referencias

  1. ^ Stroman PW, Krause V, Malisza KL, Frankenstein UN, Tomanek B. Caracterización de los cambios de contraste en la resonancia magnética funcional de la médula espinal humana a 1,5 T. Magn Reson Imaging 2001;19(6):833-838.
  2. ^ Stroman PW, Krause V, Frankenstein UN, Malisza KL, Tomanek B. Resonancia magnética funcional con eco de espín y eco de gradiente con tiempos de eco cortos. Imágenes por resonancia magnética 2001;19(6):827-831.
  3. ^ Ohta S, Meyer E, Fujita H, Reutens DC, Evans A, Gjedde A (1996). "Aclaramiento de [15O]agua cerebral en humanos determinado por PET: I. Teoría y valores normales". J Cereb Blood Flow Metab . 16 (5): 765–780. doi : 10.1097/00004647-199609000-00002 . PMID  8784222.
  4. ^ Fujita H, Meyer E, Reutens DC, Kuwabara H, Evans AC, Gjedde A. Depuración de agua cerebral [15O] en humanos determinada mediante tomografía por emisión de positrones: II. Respuestas vasculares a la estimulación vibrotáctil. J Cereb Blood Flow Metab 1997;17(1):73-79.
  5. ^ Andrew RD, MacVicar BA. Imágenes de cambios en el volumen celular y excitación neuronal en el corte del hipocampo. Neuroscience 1994;62(2):371-383.
  6. ^ Andrew RD, Jarvis CR, Obeidat AS. Fuentes potenciales de señales ópticas intrínsecas obtenidas mediante imágenes de cortes cerebrales vivos. Methods 1999;18(2):185-96, 179.
  7. ^ ab Stroman PW, Tomanek B, Krause V, Frankenstein UN, Malisza KL. Imágenes por resonancia magnética funcional del cerebro humano basadas en la mejora de la señal por protones extravasculares (SEEP fMRI). Magn Reson Med 2003;49(3):433-439.
  8. ^ ab Stroman PW, Kornelsen J, Lawrence J, Malisza KL. Imágenes por resonancia magnética funcional basadas en contraste SEEP: función de respuesta y especificidad anatómica. Magn Reson Imaging 2005;23(8):843-850.
  9. ^ Stroman PW, Krause V, Malisza KL, Frankenstein UN, Tomanek B. Cambios en la densidad de protones extravasculares como un componente no BOLD del contraste en fMRI de la médula espinal humana. Magn Reson Med 2002;48(1):122-127.
  10. ^ Stroman PW, Malisza KL, Onu M. Imágenes por resonancia magnética funcional a 0,2 Tesla. NeuroImage 2003;20(2):1210-1214.
  11. ^ Jochimsen TH, Norris DG, Moller HE (2005). "¿Existe un cambio en la densidad de protones del agua asociado con la resonancia magnética funcional?". Magn Reson Med . 53 (2): 470–473. doi :10.1002/mrm.20351. hdl : 11858/00-001M-0000-0010-C070-4 . PMID:  15678536. Archivado desde el original el 16 de diciembre de 2012.
  12. ^ Stroman PW, Lee AS, Pitchers KK, Andrew RD (2008). "Imágenes por resonancia magnética de la inflamación neuronal y glial como indicador de función en cortes de tejido cerebral". Magn Reson Med . 59 (4): 700–706. doi : 10.1002/mrm.21534 . PMID  18383299.