La neuroimagen funcional es el uso de tecnología de neuroimagen para medir un aspecto de la función cerebral, a menudo con el fin de comprender la relación entre la actividad en ciertas áreas del cerebro y funciones mentales específicas. Se utiliza principalmente como herramienta de investigación en neurociencia cognitiva , psicología cognitiva , neuropsicología y neurociencia social .
Los métodos comunes de neuroimagen funcional incluyen
PET, fMRI, fNIRS y fUS pueden medir cambios localizados en el flujo sanguíneo cerebral relacionados con la actividad neuronal. Estos cambios se conocen como activaciones . Las regiones del cerebro que se activan cuando un sujeto realiza una tarea particular pueden desempeñar un papel en los cálculos neuronales que contribuyen al comportamiento. Por ejemplo, la activación generalizada del lóbulo occipital se observa típicamente en tareas que implican estimulación visual (en comparación con tareas que no la implican). Esta parte del cerebro recibe señales de la retina y se cree que desempeña un papel en la percepción visual .
Otros métodos de neuroimagen implican el registro de corrientes eléctricas o campos magnéticos, por ejemplo EEG y MEG. Diferentes métodos tienen diferentes ventajas para la investigación; por ejemplo, MEG mide la actividad cerebral con alta resolución temporal (hasta el nivel de milisegundos), pero tiene una capacidad limitada para localizar esa actividad. La resonancia magnética funcional hace un trabajo mucho mejor al localizar la actividad cerebral para la resolución espacial, pero con una resolución temporal mucho menor [1], mientras que el ultrasonido funcional (fUS) puede alcanzar una resolución espacio-temporal interesante (hasta 100 micrómetros, 100 milisegundos, a 15 MHz). en modelos preclínicos) pero también está limitado por el acoplamiento neurovascular.
Recientemente, las imágenes de partículas magnéticas se han propuesto como una nueva técnica de imágenes sensible que tiene suficiente resolución temporal para la neuroimagen funcional basada en el aumento del volumen sanguíneo cerebral. Los primeros ensayos preclínicos han demostrado con éxito imágenes funcionales en roedores. [2]
La medida utilizada en un estudio particular generalmente está relacionada con la cuestión particular que se aborda. Las limitaciones de medición varían entre las técnicas. Por ejemplo, MEG y EEG registran las fluctuaciones magnéticas o eléctricas que ocurren cuando una población de neuronas está activa. Estos métodos son excelentes para medir el curso temporal de eventos neuronales (del orden de milisegundos), pero generalmente son malos para medir dónde ocurren esos eventos. La PET y la resonancia magnética funcional miden los cambios en la composición de la sangre cerca de un evento neuronal. Debido a que los cambios sanguíneos mensurables son lentos (del orden de segundos), estos métodos son mucho peores para medir el curso temporal de los eventos neuronales, pero generalmente son mejores para medir la ubicación.
Los "estudios de activación" tradicionales se centran en determinar patrones distribuidos de actividad cerebral asociados con tareas específicas. Sin embargo, los científicos pueden comprender más a fondo la función cerebral estudiando la interacción de distintas regiones del cerebro, ya que una gran parte del procesamiento neuronal se realiza mediante una red integrada de varias regiones del cerebro. Un área activa de la investigación en neuroimagen implica examinar la conectividad funcional de regiones cerebrales espacialmente remotas. Los análisis de conectividad funcional permiten la caracterización de interacciones neuronales interregionales durante tareas cognitivas o motoras particulares o simplemente de actividad espontánea durante el descanso. FMRI y PET permiten la creación de mapas de conectividad funcional de distintas distribuciones espaciales de regiones cerebrales temporalmente correlacionadas llamadas redes funcionales. Varios estudios que utilizan técnicas de neuroimagen también han establecido que las áreas visuales posteriores en personas ciegas pueden estar activas durante la realización de tareas no visuales como la lectura en Braille, la recuperación de la memoria y la localización auditiva, así como otras funciones auditivas. [3]
Un método directo para medir la conectividad funcional es observar cómo la estimulación de una parte del cerebro afectará a otras áreas. Esto se puede hacer de forma no invasiva en humanos combinando la estimulación magnética transcraneal con una de las herramientas de neuroimagen como PET, fMRI o EEG. Massimini et al. ( Science , 30 de septiembre de 2005) utilizaron EEG para registrar cómo se propaga la actividad desde el sitio estimulado. Informaron que en el sueño no REM , aunque el cerebro responde vigorosamente a la estimulación, la conectividad funcional está muy atenuada con respecto a su nivel durante la vigilia. Así, durante el sueño profundo, "las áreas del cerebro no se comunican entre sí".
La neuroimagen funcional se basa en datos de muchas áreas distintas a la neurociencia cognitiva y la neurociencia social , incluidas otras ciencias biológicas (como la neuroanatomía y la neurofisiología ), la física y las matemáticas , para desarrollar y perfeccionar aún más la tecnología.
Los estudios de neuroimagen funcional deben diseñarse e interpretarse cuidadosamente con cuidado. A menudo es necesario el análisis estadístico (a menudo utilizando una técnica llamada mapeo paramétrico estadístico ) para poder distinguir entre sí las diferentes fuentes de activación dentro del cerebro. Esto puede ser particularmente desafiante cuando se consideran procesos que son difíciles de conceptualizar o que no tienen una tarea fácilmente definible asociada (por ejemplo, creencia y conciencia ).
La neuroimagen funcional de fenómenos interesantes suele ser citada en la prensa. En un caso, un grupo de destacados investigadores de neuroimagen funcional se sintió obligado a escribir una carta al New York Times en respuesta a un artículo de opinión sobre un estudio de la llamada neuropolítica . [4] Argumentaron que algunas de las interpretaciones del estudio eran "científicamente infundadas". [5]
El Centro Hastings publicó un informe en marzo de 2014 titulado "Interpretación de neuroimágenes: una introducción a la tecnología y sus límites", [6] con artículos de destacados neurocientíficos y bioéticos . El informe explica brevemente las tecnologías de neuroimagen y, sobre todo, las critica, pero también defiende en cierta medida su estado actual, su importancia y sus perspectivas.
