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Recibido: 17.04.98. Aceptado tras revisin externa sin modificaciones: 30.11.98.a Unidad MEG. Instituto de Bioelectromagnetismo Alonso de Santa Cruz.Universidad de Alcal. Alcal de Henares. b Servicio de NeurofisiologaClnica. Hospital Universitario de la Princesa. Madrid. cNeurology Depar-tment. Functional MRI Unit. Radcliffe Infirmary. Oxford University. Ox-

ford, Reino Unico. d Servicio de Neurociruga. Hospital Universitario de laPrincesa. Madrid, Espaa.

Correspondencia: Dr. Ceferino Maest. Unidad MEG. Instituto de Bioelec-tromagnetismo Alonso de Santa Cruz. Universidad de Alcal. CampusUniversitario. E-28871 Alcal de Henares, Madrid.

1999, REVISTA DE NEUROLOGA

MAGNETOENCEPHALOGRAPHY: A NEW FUNCTIONAL DIAGNOSTICTECHNIQUE FOR THE NEUROSCIENCES

Summary. Introduction and objectives. We present a review on the technical, methodological and clinical advances in thefunctional study of the brain by means of magneto-encephalography. We look back the milestones of its historical development,through the work of the major research groups on this field and through our groups works and database (including doctoralthesis). Discussion on the neurophysiological and biomagnetism basis is provided as well as description of technical develop-ments in superconducting detectors (SQUID, Superconducting Quantum Interference Device), signal processing, enhancementof noisesignal ratio and dipole modeling. Development. The need for brain functional studies has led to newer imagingprocedures (functional magnetic resonance, PET, SPECT, etc.). Their spatial and temporal resolution and invasivity arecompared to that of magneto-encephalography. Current equipments, up to 306 wholehead channels, may accurately detectcortical and subcortical activity. Apart from the physiological activity, it may be applied to a number of conditions: epilepsy(ictal, interictal and presurgical); dementiae, movement disorders, stroke, eloquent cortex delimitation prior to tumour or lesion

resection; learning disabilities and foetal studies. Conclusions.Magnetoencephalography provides with an excellent temporal,very good spatial resolution, acquires in realtime, without references and minimal interference. It entails a great advance inthe diagnostic approach in neurosciences [REV NEUROL 1999; 28: 1077-90].Key words. Clinical applications. Electroencephalography. Evoked fields. History. Magnetoencephalography. Review. Super-conducting Quantum Interference Device.

Magnetoencefalografa: una nueva tcnicade diagnstico funcional en neurociencia

C. Maesta, E. Gmez-Utreroa, b, d, R. Pieiroa, c, R.G. Solad

INTRODUCCINEl descubrimiento del magnetismo

Como ocurri con el fenmeno elctrico, tambin encontramos enlos antiguos griegos (600 a. C.) las primeras referencias al mag-netismo. As, en una regin de la Tesalia llamada Magnesia, sushabitantes, los magnetos, mantienen una leyenda segn la cual, unpastor que caminaba por el monte se sinti atrado fuertemente al

suelo por los clavos de sus zapatos. Al escarbar en la tierra, encon-tr una piedra denominada, ms tarde, magnetita[1].

Hacia 1600, Gilbert, recogiendo los escritos de Pierre deMariecoure realiza la primera publicacin sobre magnetismoque titulDe Magnete. Pero no fue hasta los experimentos deDawy en 1832, cuando se pudo observar por la desviacin de laaguja de una brjula que en los tejidos biolgicos sometidos aestimulacin elctrica se produca un campo magntico de orien-tacin perpendicular.

Otro hito importante en la historia del magnetismo fue el des-cubrimiento en 1853 por Helmholtz [2] de los primeros sistemasde deteccin, mediante bobinas, del fenmeno de la induccinelectromagntica.

En 1920, Ukhtomsky [3] comprob los efectos de la exposi-cin a campos magnticos intensos que, por induccin, conse-guan estimular el sistema muscular de la rana.

Primeros registros de la actividad magntica cerebral

Los primeros trabajos donde se identifica la actividad elctricaneuronal, para comprobar las posibilidades de los campos mag-nticos como fuente de informacin en los estudios de conduc-cin elctrica, se realizaron en fibras nerviosas por Seipel yMorrow en 1960 [4]. En 1963, Baule y McFee registran porprimera vez la actividad elctrica del corazn a partir de la de-

teccin de los campos magnticos mediante una bobina captado-ra de 2106de vueltas [5]. Sin embargo, hubo que esperar otroscinco aos hasta que, en el Instituto de Tecnologa de Massachu-setts, Cohen (1968) registrara las dbiles seales producidas porla actividad cerebral [6]. Se emple para ello un sistema de 106

espiras con una sensibilidad de 0,1 pT (picoTesla)pico a pico.Un ao despus, Zimmerman [7], disea la primera habitacinaislada de campos ambientales y registra la actividad cardacacon el nuevo sistema de captacin mediante el empleo de super-conductores (SQUID,Superconducting Quantum InterferenceDevice),basados en el efecto Josephson [8]. En 1972, el propioCohen consigue identificar la actividad alfa en cuatro sujetos,para lo que emple la habitacin aislada de Zimmerman [7](Fig. 1).

Cohen realiza las primeras comparaciones con el electroen-cefalograma (EEG) y comprueba que la forma de la onda obte-nida era similar a la del EEG [9]. En el ao 1974, aparece laprimera publicacin de lo que podramos llamar Escuela Finlan-desa. Ahopelto et al [10] publican el resultado de sus investiga-ciones en el Departamento de Fsica Tcnica de la UniversidadTecnolgica de Helsinki sobre la deteccin de la actividad cere-bral mediante gradimetros. Brenner [11], en 1975, en laUniversidad de Nueva York, da a conocer los primeros resulta-dos sobre campos evocados visuales. El primer congreso sobreregistros biomagnticos tendr lugar en agosto del ao siguienteen Boston, aunque nunca se llegarn a publicar los resultados deesta reunin.

Coincidiendo con los primeros estudios de sueo [12] se

REVISIN

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realizan tambin los primeros registros simultneos MEGEEG.En el mismo sentido, Reite y Zimmerman establecen la correla-cin entre los registros EEGMEG y su composicin espectral,confirmando los resultados previos obtenidos por Cohen [13].En 1978, se publican los primeros trabajos sobre campos evoca-dos somatosensoriales del cerebro humano mediante estimula-cin elctrica. Todos estos registros se realizaron con un sistema

monocanal (situado a 7 mm del scalp), que deba ser desplazadode forma paulatina a lo largo de la superficie a registrar. De estamanera, se perda la simultaneidad del registro entre las diferen-tes reas activadas ante un mismo estmulo y adems se obtenanresoluciones espaciales de poca precisin. Sin embargo, coneste procedimiento se realizaron los primeros mapas somatot-picos [14].

Sistemas multicanal

Estas primeras aplicaciones de la MEG se acompaaron de unafuerte polmica sobre las fuentes donde se producan estas activi-dades, as como sobre los modelos de interpretacin del dipolo decorriente equivalente que corresponda al rea cerebral activada.A medida que los sistemas de registro iban mejorando, el modeloms utilizado era el de un dipolo situado en una superficie esfricahomognea, que se basaba en el supuesto de considerar la morfo-loga de la cabeza prxima a la de una esfera.

Los diseos monocanal dieron rpidamente paso a otros apa-ratos de mayor nmero de canales con el objetivo de poder realizarregistros simultneos de reas cada vez mayores: primero de unsolo hemisferio y despus de ambos hemisferios (Fig. 2).

En la dcada de los 80, los trabajos de Clarke [15] sobrenuevos sistemas de registro SQUID a mayor temperatura permi-tieron comenzar a desarrollar equipos ms precisos, de maneraque posibilitaran diferenciar la seal con mejor resolucin espa-cial, tanto en superficie como en profundidad. De esta forma, setiene acceso a registros subcorticales de forma totalmente no

invasiva.

El aumento del nmero de canales fue producindose de for-ma paulatina al comps del desarrollo de nuevos sistemas gradio-mtricos (de primer y segundo orden, y planares) que conseguaneliminar fuentes de ruido y el registro simultneo en todo elscalp(wholehead). Primero fueron dos canales; despus cuatro,Hmlinen (1985) [16]; a continuacin siete canales, uno de lossistemas ms utilizados por Ahonen en 1986 [17]; de catorcecanales, Crum en 1985 [18]; de veinticuatro canales, Hmlinenen 1989 [19] y, finalmente, Daalmans present en el Congreso deShikabe, Japn (1989), el primer DCSQUID de 31 canales [20].Aunque todos estos sistemas de registro eran monohemisfricos,esto es, no recogan toda la actividad cerebral al unsono, s serealizaron estudios comparativos en los que ya la MEG se mostrcomo la tecnologa que presentaba menos errores de localizacinentre las tcnicas funcionales no invasivas en tareas de estimula-cin de la corteza somatosensorial [21].

No obstante, la necesidad de obtener medidas en tiempo realde la actividad cerebral global promovi el desarrollo de equipa-mientos bihemisfricos (en realidad dos aparatos de 37 canalesacoplados a un mismo sistema de anlisis, Biomagnetics Techno-logies Inc., San Diego) (Fig. 3). Posteriormente, CTF SystemsInc. (Vancouver, Canad) produjo un sistema de 64 canales queempleaba un sistema de referencia EEG de 16 canales simultnea-mente. Sin embargo, ha sido slo en los ltimos aos, con laaparicin de sistemas de gran nmero de canales (Neuromag122,Biomagnetics148, CTF143 y 150, y finalmente con el Neuro-

mag Vectorview306) cuando se ha podido tener acceso a la infor-

Figura 1.H abitacin aislada de cam pos am bientales de origen m agnticodiseada por Zim m erm an en elM assachusetts Institute of Technology.(To-m ada de C ohen,Biom agnetism an Interdisciplinary A pproach 19 82 ; 1: 8).

Figura 2.S istem a de captacin bihem isfrica de 7 canales. (C ortesa deBiom agnetics Technology Inc., 19 94).

Figura 3.Equipo de reg istro bihem isfrico de 37 canales. (C ortesa deBiom agnetics Technology Inc., 19 94).

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macin producida en cualquier rea del cerebro de forma simul-tnea (Fig. 4).

Perspectivas

La aparicin en 1992 del Neuromag122 dio pie a que uno de losprincipales investigadores en este campo, la Dra. Rita Hari [22],afirmara que, en adelante, no sera necesario incrementar el n-

mero de canales (de esos 122) dado que el rea cerebral cubiertapor cada canal era ya lo suficientemente pequea para aportar lainformacin necesaria [23] (Fig. 5). Sin embargo, no contabacon la necesidad de optimizar la sensibilidad en cuanto a losregistros en profundidad que han conducido a disponer, en laactualidad, de sistemas de hasta 306 canales, como veremos msadelante.

Quedan, no obstante, dos importantes retos que satisfacer enel campo de la magnetoencefalografa: 1) Garantizar de formaprecisa, con una resolucin espacial del orden del mm3, los regis-tros en profundidad (>8 cm) que, si bien ya han dado lugar anumerosos trabajos, en especial de la Prof. Tesche [24], se en-cuentran todava en fase de evaluacin, y 2) El desarrollo de modelosde interpretacin que permitan aproximarnos a la realidad de la

actividad funcional cerebral.

Junto a estos dos retos quedan algunos condicionantes tcni-cos que se debern superar. En primer lugar, la posibilidad derealizar los estudios fuera de un ambiente aislado del ruido mag-ntico ambiental. Si bien los gradimetros de tercer orden (juntoa un mayor desarrollo del software) permiten obtener registros dela actividad magntica cerebral sin habitacin aislada, no garan-tizan de momento una correcta definicin, especialmente en losregistros de actividad espontnea [25].

Por ltimo, es de esperar que el desarrollo de los superconduc-tores de alta temperatura posibilite, en la prxima dcada, la re-duccin de las dimensiones del equipo (en particular deldewarovaso contenedor) lo que podra convertir a la MEG en una herra-

mienta ms manejable.

BIOMAGNETISMO

Se entiende por biomagnetismo los campos magnticos genera-dos por los sistemas biolgicos (flujos de corrientes neuronales yfibras musculares). Cumplen los mismos principios de anlisis yclculo que los producidos por una corriente elctrica que circulapor un conductor lineal. Estos principios hacen referencia a laorientacin perpendicular del campo con respecto a la direccindel flujo elctrico y a la generacin de un campo dipolar, cuyamagnitud depende de la intensidad de la corriente que lo produce(entre 50 y 500 fT en el caso de las seales neuromagnticas), yes inversamente proporcional al cuadrado de la distancia del ge-nerador [26].

Por otra parte, los campos magnticos producidos por lostejidos biolgicos atraviesan, sin obstculos ni distorsiones, lasdiferentes estructuras circundantes debido a que las sustanciasno magnticas presentan una permeabilidad similar a la del aire,cuyo valor es uno. Esta circunstancia establece una caractersti-ca diferencial de primera magnitud con respecto a los registrosde campo elctrico (EEG, EMG, etc.) que encuentran diferen-cias significativas debido a la no homogeneidad de la resistenciaelctrica en los diferentes tejidos e introduce factores de varia-bilidad de la seal que pueden ser superiores a treinta. Comoconsecuencia, se producen errores significativos al estimar lafuente de la seal, ya que sta tiende a propagarse por las lneas

de menor resistencia.

Figura 4.Vectorview -306. M EG de 306 canales (distribuidas en 102 loca-

lizaciones) que abarcan toda la superficie del scalp con un a separacinentre ellos m enor de 3 cm . Perm ite un registro tanto de la actividad corticalsuperficial com o en profundidad gracias al nuevo sistem a de gradim etrosplanares (2) y un m agne tm etro, de m odo que se obtiene inform acinsim ultnea de todos los com ponentes del cam po m agntico generado porla actividad cerebral.

Figura 5.

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En los tejidos biolgicos, podemos determinar con precisinel origen de la seal, teniendo en cuenta que los campos magn-ticos generados permiten configurar, por los extremos del campo,un dipolo equivalente de corriente definido por tres parmetrosespaciales, uno de intensidad y otro de direccin obtenido segnla regla de Ampre (o de la mano derecha). As, es posible iden-tificar fuentes ms alejadas ya que su seal no habr sufrido dis-torsiones. En este sentido, si se conocen la fuente primaria y laconductividad se puede calcular el campo magntico resultantemediante las ecuaciones de Maxwell. A esta circunstancia nos

referiremos, en adelante, como problema antergrado. Si, porotro lado, son conocidos los campos magnticos resultantes, perono conocemos la fuente origen, nos referiremos a esta situacincomo problema inverso.

BASES NEUROFISIOLGICASDEL BIOMAGNETISMO NEURONAL

En todas las clulas de los tejidos biolgicos existe un intercambioinico a travs de sus membranas, donde se generan gradienteselctricos que llevan asociados campos magnticos. En el caso delas neuronas, dada su especializacin en la conduccin del impul-so elctrico, la posibilidad de utilizar el registro de campos mag-nticos alcanza una mayor significacin.

Una neurona en reposo mantiene una separacin de carga demanera que el exterior se encuentra cargado negativamente conrespecto al interior. La corriente inica transmembrana asociadaal cambio de conductancia produce corrientes extra e intracelu-lares. En el caso de una neurona aislada en un medio conductorpasivo, es la corriente intracelular la que predomina como fuentede campo magntico, ya que presenta una considerable reduc-cin de su densidad de corriente axial en los lmites de la mem-brana. En este caso, las corrientes extracelulares contribuyenescasamente a la generacin de campo, ya que la densidad decorriente distribuida en la parte exterior de la membrana es re-lativamente baja al presentar una simetra radial. Por ello, esdifcil saber cmo contribuyen las corrientes extracelulares a la

generacin de campos magnticos registrados en el exterior del

scalpcuando estas neuronas se encuentran incluidas en el entra-mado neuronal (Fig. 6).

Mientras las corrientes extracelulares se extienden de formaradial a un nmero indeterminado de regiones, lo cual disminuyesu densidad de corriente, las corrientes intracelulares mantienenconstante su densidad, por lo que podemos considerar a stascomo los generadores bsicos del campo magntico a registrar.Dichas corrientes pueden ir asociadas con sinapsis inhibitoriasque modifican la conductividad de la membrana postsinptica ydan lugar a los potenciales de accin, objeto fundamental de losestudios neurofisiolgicos. La corriente dentro de una neurona sedirige siempre hacia el rea de menor resistencia elctrica y, ge-neralmente, desde el soma a la dendrita (en el caso de las corrien-tes intracelulares), mientras que, en el caso de las corrientes extra-celulares, fluyen de la dendrita al soma completando las lneas deflujo. Si la corriente intracelular se asocia con un impulso excita-torio, el campo magntico registrado ser mayor que si se asociaa una sinapsis inhibitoria [27].

Adems de estos dos tipos de corriente, podemos encontrarcorrientes transmembrana resultado de los desplazamientos ini-cos. Sin embargo, estas corrientes contribuyen escasamente a lageneracin de campos magnticos debido a su baja intensidad ya su simetra radial alrededor de los conductos neuronales, comosugieren Swinney y Wikswo [28].

De todo lo anterior se desprende que, mientras la electroence-falografa se basa en la captacin de las corrientes de volumen(corrientes transmembrana y extracelulares) y, en menor medida,en los potenciales de accin (corrientes intracelulares), la magne-toencefalografa ignora aqullas y se centra principalmente en las

corrientes intracelulares.

Figura 6.D iferentes tipos de corriente de origen ne uronal, corrientes

transm em brana, corrientes intracelulares y corrientes extracelulares o devolum en. (O rrison W , et al, 1995 [66]).

Figura 7.Esquem a que representa de form a ideal las con figuraciones delas neu ronas de cam po abierto y de cam po cerrado. (Tom ada de O rrisonW , et al, 199 5 [66]).

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Morfologa y orientacin neuronal

En la deteccin extracraneal de los campos magnticos debemostener en cuenta, a la hora de identificar la fuente generadora, quedicho campo est tambin condicionado por la morfologa neuro-nal y por su orientacin con respecto a la superficie.

Simplificando, caracterizaremos las neuronas en dos tiposfundamentales, como ya describieran, en 1947, Lorente de No[29] y, aos ms tarde, Llins y Nicholson [30]: las que consi-deramos de campo cerrado y las de campo abierto. En elprimer caso (p. ej., una neurona estrellada o las clulas gliales)

producen, como consecuencia de su simetra, variaciones decampo en su proximidad, de modo que se produce una cancela-cin del mismo. A su vez, las clulas de campo abierto, cuyomximo exponente son las clulas piramidales constitutivas del70% de la corteza cerebral [31], permiten, dada la distribucinlineal del axn, identificar un campo magntico segn un mode-lo dipolar. Aunque el modelo de campo abiertocampo cerradoes un constructo ideal, ya que la realidad se nos presenta comouna combinacin de ambos modelos (soma con simetra radial yaxn con simetra axial), el campo magntico resultante estardeterminado por la mayor magnitud de la simetra axial de lasdendritas (Fig. 7).

El nmero mnimo estimado para que un campo magnticosea detectado en el exterior del scalpes de unas 10.000 neuronas.Por lo que respecta a la orientacin neuronal, tomaremos en cuen-ta la variabilidad de orientacin de stas en las circunvolucionesde la corteza humana. Si bien su disposicin cortical es perpendi-cular a la superficie, la caprichosa distribucin en gyri, con suscorrespondientes surcos (cuyo objetivo es aumentar la superficiecortical hasta 2.000 cm2) [32] hace que, considerando a las neuro-nas como dipolos, sus orientaciones dipolares se encuentren condiversas angulaciones respecto al scalp. En el caso de encontrarseen la superficie del gyrus, sus campos magnticos sern paralelosa la superficie del scalpy, por tanto, no seran captados por unsensor situado perpendicularmente a la superficie. Afortunada-mente, la gran mayora de las neuronas se encuentran en lossulci(proporcin 8:1) y generan campos que podrn ser captados en el

exterior al poseer una orientacin paralela a la superficie (Fig. 8).

Los sistemas actuales de captacin han conseguido resolver engran medida el problema de detectar los dipolos orientados per-pendicularmente a la superficie al aumentar, por un lado, el nme-ro de sensores y, por el otro, modificando la angulacin de stosrespecto a la superficie [33].

INSTRUMENTACINSuperconductores: el SQUID

El principal problema con que se encuentra la magnetoencefalo-

grafa es que debe registrar campos magnticos cuya intensidad esde 50 a 500 fT (femtoTesla), esto es, 109veces menor que el campogeomagntico (104T). Hasta el momento, la nica tecnologa capazde captar dichas seales se basa en los materiales superconducto-res, los cuales, a temperaturas prximas al cero absoluto (4,2 K),se comportan como conductores sin resistencia al paso de la co-rriente. Esta propiedad de los superconductores se fundamenta ensucesivos descubrimientos que, desde 1911, han dado lugar a trespremios Nobel: el descubrimiento de los materiales superconduc-tores (H. Kammerling en 1911), sobre el llamado par de Cooperque se produce cuando dos electrones de spiny momento opuestose ligan, de manera que su spin y su momento neto resultante sonnulos (Barden, Cooper y Schrieffer en 1957), y por el descubri-

miento del efecto Josephson (1962). Este efecto consiste en lapropiedad que poseen dos piezas de material superconductor se-paradas por una capa de material aislante (generalmente xido deNiobio) lo cual supone una barrera al paso de la corriente haciendoque sea resistivo, de modo que todo el conjunto se comporta comosi lo fuera. De esta forma, si hacemos circular una corriente en unanillo donde existe una de estas interrupciones, todo l se compor-tar como superconductor si la corriente es suficientemente pe-quea. A este umbral se le denomina corriente crtica. Esto esposible porque la corriente de electrones realiza un tnel a travsdel segmento resistivo manteniendo el paso de los pares de Co-oper y permitiendo la circulacin de la corriente en todo el anillo.Cada vez que se supera dicha corriente crtica se producirn inte-rrupciones y el anillo dejar de comportarse como superconduc-

tor. Esta unin es extraordinariamente delgada (10), con el fin

Figura 8.Este esquem a presenta las diferentes orientaciones que puedenadoptar los grupos neuronales situados sobre la corteza representada por

flechas. (Tom ado de O kada YC , et al, 1982 [27]).

Figura 9.SQ U ID . En la parte superior derecha de la im agen se observa elanillo superconductor y, en som breado, la unin Josephson.

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de aumentar su sensibilidad ante pequeas variaciones de corrien-te (Fig. 9).

A partir de estos descubrimientos, Clarke [34] construy losprimeros SQUID y pudo detectar una diferencia de campo mag-ntico que incida en el anillo superconductor produciendo, por

induccin, un incremento de corriente. Si esta corriente se encuen-tra en el umbral de la intensidad crtica, cualquier pequeo cambioen el campo producir un descenso en el voltaje resultante medidoen el segmento resistivo. De esta manera, pueden detectarse pe-queas variaciones de campo como pequeas variaciones de vol-taje. El magnetmetro o dispositivo bsico de captacin debetener una sensibilidad tal que pueda captar variaciones de campodel orden de 1013T.

Fuentes de ruido

Sin embargo, estas dbiles seales deben hacer frente a fuentesde ruido tanto del entorno del laboratorio como del propio orga-nismo, que pueden llegar a ser 14 o 15 rdenes de magnitudmayores. Si bien los campos constantes pueden ser neutraliza-dos ms fcilmente, los campos variables producidos por otrosdispositivos, como vehculos, ascensores, tormentas magnti-cas solares, etc., o los producidos por ondas electromagnticasde radiofrecuencia de emisoras de radio, ordenadores o instru-mentos de laboratorio pueden anular la seal en el momento desu adquisicin, como se muestra en la figura 10 de Hmlinen[35].

Los sistemas para reducir estas fuentes de ruido son de variostipos. En primer lugar, se encuentran las habitaciones aisladas oblindadas (del ingls shielded) construidas con materiales dealta permeabilidad magntica (80.000 frente a la del aire que esigual a 1), generalmente construidos con metal intercalado conlminas de aluminio. Esta habitacin es capaz de atenuar los cam-

pos externos en un factor de 90 a 110 dB a una frecuencia de 1 Hz.

Adems de lo anteriormente expuesto, los ltimos diseos dehabitaciones aisladas estn preparados para aislar del ruido trmi-co o Nyquist [36] (Fig. 11).

El segundo elemento empleado para evitar los ruidos magn-ticos exgenos es el de los sistemas gradiomtricos, consistentesen unos anillos captadores enrollados en direcciones contrarias deforma que restan el campo magntico exgeno el uno del otro alcaptarlo simultneamente. Estos gradimetros pueden ser de pri-

mer, segundo o tercer orden segn el nmero de anillos y, segnsu disposicin espacial, pueden ser de desarrollo axial o planar(Fig. 12). La lnea de base de los gradimetros planares es habi-tualmente ms pequea que la de los gradimetros axiales y pre-senta ms ventajas para las medidas con mucho ruido ambiental,por lo que pueden captar seales de un rea mucho ms pequea.Como estos sensores funcionan a temperatura superconductora(4,2 K) es necesario que el conjunto de gradimetros se encuen-tren sumergidos en Helio lquido para garantizar las propiedadescitadas anteriormente, de ah la necesidad de albergarlos en undewaro vaso contenedor.

Obtencin de seales neuromagnticas

Para poder registrar la seal magntica generada por el cerebro,es preciso conocer previamente cul es la ubicacin espacial dela cabeza del paciente, para lo cual se marcan una serie de puntossobre los tres ejes del espacio que sirven de referencia para podersituarlos posteriormente sobre imgenes estructurales de TAC oRM. Para establecer dichas referencias, se emplea un sistema debobinas (coils)situadas en regiones diferenciadas de la cabeza(nasion y antetrago de ambos lados) que, mediante un programa(HPI,Head Position Indicator) y un puntero que registra la sealelectromagntica de la bobina, la sita espacialmente y permiteobtener una referencia permanente de la posicin de la cabeza(Fig. 13).

El siguiente paso supone la colocacin del paciente, sentadoo en decbito, con la cabeza parcialmente cubierta por el casco

captador que no entra en contacto con el scalpdel paciente y, a

Figura 10.Escala de las diferentes intensidad es de los cam pos m agn ti-cos de origen am biental y biolgico. O bsrvese cm o el cam po que regis-tra un SQ U ID es 1012veces m enor que el cam po m agntico.

Figura 11.Picos de am plitud y densidades espectrales del cam po m agn-tico producido por las fuentes de ruido am biental y biolgicas. (To m ado deH m line n, et al, 1993 [33 ]).

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diferencia de otras tcnicas funcionales, permite realizar esti-mulacin visual, auditiva, etc., simultneamente al registro, alquedar los rganos sensoriales bsicos fuera del elemento cap-tador. Cualquier grupo de pacientes (ya sea por edad o por pato-loga) puede ser estudiado, tanto por la posibilidad de adaptar elcasco a la posicin de sentado o decbito (dependiendo del gra-do de colaboracin del paciente) como por las sillas especialespara nios. stas, como el resto de los materiales, han de ser no

magnetizables.Dado que este sistema de captacin se basa en el registro del

campo magntico punto a punto y no en la diferencia de potencialentre dos puntos sobre el scalp(como ocurre en el EEG), no ne-cesita elaborar montajes diferentes, puesto que es posible analizarsimultneamente la actividad elctrica del conjunto del cerebrosin emplear un sistema referencial. Tampoco es necesario medirresistencias, ya que el paso del campo magntico a travs de lostejidos no se ve distorsionado por ellos puesto que su permeabi-lidad magntica es igual a la del aire , esto es, igual a 1.

La seal generada en un punto del cerebro es recogida por losgradimetros ampliamente distribuidos por la convexidad delcasco con una distancia media de alrededor de 40 mm entre ellos.Esta seal magntica captada por los gradimetros (planares oaxiales) es transformada en impulsos elctricos mediante el anillosuperconductor del SQUID. Los impulsos, extremadamentedbiles, son digitalizados, amplificados y filtrados para su pos-terior anlisis. Estos datos pueden analizarse en tiempo real o,posteriormente, una vez almacenados. Mediante dicho progra-ma es posible elegir la frecuencia de muestreo (de hasta 8.000kHz), los filtros de bajas y altas frecuencias, designar un valorideal de lnea de base, elegir los canales con los que se deseatrabajar, promediar en los estudios de campos evocados paraobtener una mejor relacin sealruido, comparar reas cerebra-les y estimar el origen de dichas seales. Despus, es posiblerepresentar sobre una imagen ideal (fantoma) o sobre una ima-gen estructural del sujeto (TAC, RM) las activaciones significa-

tivas objeto de estudio.

Modelos de interpretacin de la seal

Cuando una pequea regin cerebral se activa elctricamente yproduce, como consecuencia, un campo magntico, su compor-tamiento puede aproximarse al de un dipolo de corriente como

ya sugiriera Katila en 1983 [37]. Una neurona situada a 4 cm dela superficie craneal genera un campo magntico de 0,002 fT,demasiado pequeo para ser detectado en el exterior con losmedios actuales [38]. Segn Williamson y Kaufmann, es nece-saria la activacin simultnea de al menos unas 104neuronaspara poder definir el mnimo dipolo detectable en el exterior. Eldipolo equivalente de corriente que corresponde a este grupo deneuronas nos permitir situar en el espacio el lugar preciso deactivacin con su intensidad y su direccin. La representacinde la actividad cerebral puede satisfacerse bien con un solo di-polo (p. ej., en el caso de un campo evocado) o puede requerir laadecuacin de esas seales a varios dipolos equivalentes [33].Los sistemas de deteccin no son capaces de diferenciar entreuna y varias fuentes cuando stas se hallan situadas a una distan-cia inferior a 2 cm [39]. Dicho dipolo deber considerar el mo-delo sobre el que representar esa activacin. As, puede suponerque la cabeza es una esfera (modelo esfrico), lo cual es vlidoen el caso de las reas parietales u occipitales, que se adaptan aesta forma, pero no es excesivamente adecuado para interpretarel origen de seales producidas en reas frontales o temporales.Por ello, se han postulado diversos modelos como el Laplaciano[40,41], o se han utilizado algunos supuestos previos como es elcaso de la mnima norma impuesta (minimunnorm estimates)de Hmlinen et al [42] basada en un algoritmo estadstico queutiliza el criterio de la distribucin ms probable, y que tienecomo principal ventaja el permitir la identificacin de la activa-cin con un solo dipolo, aunque comete errores en registros en

profundidad [43]. A su vez, el modelo de la forma real de la

Figura 12.D iferentes tipos de gradim etros. a) M agnetm etro; b) G ra-dim etro de prim er orden; c) G radim etro planar; d) G radim etro de se-gundo orden; e y f) G radim etros de prim er y segundo orden asim tricos.(Tom ado de W illiam son y Kaufm an, 1987, m odificado [38]).

Figura 13.Sistem a de deteccin de la posicin relativa de la cabeza m e-diante tres bobinas cuyas coordenadas son enviadas a un digitalizador(Polhem usIsotrak II, cortesa de N eurom ag, H elsinki, 1996).

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cabeza (headshape realistic model) sebasa en la definicin demltiples tringulos (un mnimo de 3.000) a los que se asigna unvalor de corriente equivalente, de modo que se aporta una mayorfiabilidad frente a la del modelo esfrico como han publicadorecientemente Buchner et al [44]. Los avances en los ltimossistemas (306 canales, por ejemplo) al obtener una mayor preci-

sin en la situacin del origen de la seal, pueden resolver, engran medida, la falta de homogeneidad de la morfologa delcerebro humano.

APLICACIONES CLNICAS

Cuando se plantea en Neurociencia la eficacia de una nuevatcnica diagnstica se debe probar si dicho avance aporta algunamejora significativa respecto a todo lo que hasta entonces sevena realizando. Es ste uno de los pilares de lo que ha dado enllamarse La Medicina basada en la evidencia. Sin embargo, elproblema de otorgar una utilidad a una nueva tecnologa requie-re plantearse primero cul es la cuestin que debe resolverse.

Algunos estudios demostraron su utilidadper seal revelar es-tructuras anatmicas de forma sugerente (TAC) o con mayorprecisin (RM). Sin embargo, al pensar en la utilidad clnica queuna nueva tcnica pueda tener en la prctica diaria, vemos que,en no pocas ocasiones, es necesario obtener informacin acercade qu ocurre, desde un punto de vista funcional, en el sistemanervioso. Y ello, exista o no afectacin estructural. As, cuandose afronta un problema de funcionamiento de las redes neurona-les debemos recurrir a un mtodo que, idealmente, cumpla lassiguientes premisas: 1) Defina la actividad en un intervalo detiempo lo suficientemente discreto; 2) Permita valorar la conti-nuidad de secuencias temporales; 3) Ubique cada una de estasactivaciones en el espacio con precisin; 4) Pueda repetirse sinque suponga un riesgo importante para la salud del paciente; 5)

Sea lo suficientemente sensible a cambios sutiles de la actividadcerebral; 6) Suponga un tiempo de exposicin del paciente (in-cluyendo la preparacin al estudio) no demasiado largo. A todoello debe aadirse el tener un coste razonable suponiendo unamisma cantidad de informacin suministrada. Es, por tanto, tildisponer de una tecnologa que cumpla dichas premisas? A nues-tro entender no cabe duda. La magnetoencefalografa es ya, hoy,una tecnologa nica en el estudio de la actividad funcional ce-rebral, no slo en el campo de la investigacin bsica, sino en susaplicaciones clnicas.

Aplicaciones clnicas en epilepsia

Si bien el desarrollo inicial de los estudios MEG se encamin ainvestigar la localizacin del complejo lesivo epileptgeno y adelimitar la actividad funcional de las zonas circundantes convistas a su resolucin quirrgica, respetando las reas cerebralesdonde radican las funciones superiores, la mayor disponibilidadde equipos y personal ha hecho que el estudio clnico de la epi-lepsia sea actualmente un campo de aplicacin claro para laMEG. Hay una serie de caractersticas que indican el estudio conMEG:

La posibilidad de obtener con un estudio nico, sin activacio-nes innecesarias y no fisiolgicas (como la privacin de sue-o) y en un tiempo breve (>15 minutos) la localizacin delCLE. Recordemos que con la EEG se obtiene un rendimientodel 50% en el primer estudio y slo se obtiene un porcentajeprximo al 95% tras el cuarto estudio [45].

La mejor localizacin, dado el gran nmero de canales dispo-

nibles y la posibilidad de definir el rea afecta sobre una reso-nancia magntica del paciente.

Indica no slo la actividad interictal sino tambin el inicio dela actividad ictal [46] (Fig. 14).

Es til por su facilidad de uso al no tener que colocar electro-dos superfluos al paciente, en especial en el caso de los nioso en pacientes con restriccin de su movilidad.

Dicha facilidad de uso convierte a la MEG en una tcnicafcilmente repetible para valorar la evolucin de un paciente.Asimismo, permite realizar un seguimiento farmacolgico yobservar los efectos txicos y cognitivos de la medicacinantiepilptica [31,47,48].

Campos evocados

La MEG no slo permite la medicin de campos espontneos, sinoque tambin ofrece la posibilidad de recoger la actividad magn-tica evocada tras la estimulacin, sea cual sea su modalidad, conla nica prevencin de no utilizar para estimular aquellos aparatoscapaces de producir un campo magntico por s mismos, o si no,colocarlos fuera de la habitacin aislada.

Los tipos de estimulacin no tienen ms limitacin que laimaginacin del investigador, dado que todos los rganos sen-soriales se encuentran libres para percibir cualquier tipo de es-tmulo, de modo que se pueden realizar estimulaciones somato-sensoriales, visuales, auditivas y todo tipo de tareas (cognitivas,motrices, etc.).

Campos evocados somatosensoriales

Son los que se recogen tras la activacin de las vas espinotalamo-corticales o espinocerebelosas. La activacin de estas vas puedeser por estimulacin elctrica (en este caso, si se aplica a las partes

distales del cuerpo, el campo magntico inducido por la corriente

Figura 14.Im agen com binada M EG resonancia (M SI,M agnetic SourceIm aging) de la actividad interictal e ictal en un paciente con epilepsiafrontal basal.

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elctrica no es lo suficientemente intenso como para interferir),mecnica (tctil o mediante lser o airpuff), etc. La versatilidady potencialidad de la MEG es muy amplia en el estudio de loscampos evocados somatosensoriales, gracias a su gran resolucinespacial, temporal y sensibilidad a la hora de recoger la seal,unidas a la capacidad del software. Todo ello nos permite realizar

estudios rpidos y en absoluto invasivos, obteniendo una muyprecisa localizacin de la seal en el espacio (unido a la imagenpor RM o MSI,Magnetic Source Imaging) que hasta la fecha sloera posible con electrodos corticales, procedimiento altamentecruento.Su utilidad viene dada por sus aplicaciones:1. Mapping de la distribucin sensoriotpica de la corteza pos-

central y de la cisura de Rolando (rea somatosensorial prima-ria y secundaria) y su exacta localizacin [49,50].

2. Caracterizacin del procesamiento normal de la seal, pues-to de manifiesto en estudios que demuestran la existenciade una respuesta ipsilateral del rea somatosensorial se-cundaria, tras la estimulacin somatosensorial contralate-

ral que sugiere la participacin de la misma en la integra-cin sensorial.3. Estudios de la va del dolor.4. Estudio del procesamiento anormal de la seal. Nos permite

el estudio clnico y fisiopatolgico de las enfermedades neu-rolgicas, como las respuestas anmalas obtenidas en los es-tudios en pacientes con enfermedades desmielinizantes con elrefuerzo del campo evocado somatosensorial a los 60 ms enpacientes con lesiones periventriculares o el aumento de larespuesta somatosensorial y no de la auditiva en la epilepsiamioclnica progresiva, lo que sugiere una hiperreactividad dela va talamocortical del sistema sensorial.

5. Plasticidad neuronal. Como lo demuestran el aumento deltamao de dicha rea en pacientes con amputaciones, antes y

despus de ciruga reparadora en pacientes con sindactilia o lareorganizacin de la misma en neonatos, tras la oclusin de laarteria cerebral media izquierda [51].

6. Caracterizacin del procesamiento anormal de la informa-cin.

Una de las reas con mayor futuro en esta tcnica la constituyenaquellos aspectos implicados en el procesamiento de informacincomo signos pronstico en respuestas evocadas, que producencambios significativos en su latencia y amplitud en algunas enfer-medades.

La activacin del nervio mediano produce respuestas cortica-les claramente diferenciadas en pacientes con esclerosis mltiplesi los comparamos con registros patrn. En particular en aque-llas respuestas obtenidas a los 60 ms [52]. Algo similar ocurrecon la respuesta somatosensorial aumentada en amplitud de formaconsiderable en pacientes con mioclonas implicando una hipe-rreactividad selectiva talamocortical del sistema somatosenso-rial. Otras patologas como el tinnitus se han asociado a altera-ciones de los componentes M100 y M200, sobre todo en los casosunilaterales. Otros estudios relacionados con lesiones de la corte-za auditiva demuestran que pueden ser identificadas con esta tc-nica, as como que permiten el anlisis funcional de las vas ipsiy contralaterales.

Todo lo mencionado anteriormente es un resumen de lorealizado hasta ahora en pacientes y en voluntarios normalesmediante MEG y, aunque son pocos los pacientes estudiados,

abren un campo lleno de posibilidades para su aplicacin en el

mbito de la investigacin bsica y clnica aplicada y en eldiagnstico, prons tico y seguimiento de las enfermedadesneurolgicas.

Los trabajos en reas de lenguaje [53], memoria y estimula-cin visual y auditiva son utilizados ya como instrumento diag-nstico en multitud de patologas que implican alteraciones de el

procesamiento de informacin [5457].Estudios vasculares

El estudio vascular tambin es abordable con la MEG, y adquieresu mxima expresividad asociada a la MSI angiografa. Los estu-dios pueden enfocarse hacia dos vertientes:

Por un lado, la aplicacin a la valoracin del paciente conenfermedad cerebrovascular. Los estudios se sustentan enla aparicin de ALFMA (Abnormal Low Frequency Mag-netic Activity), que en estos casos parece emerger de lostejidos circundantes a la lesin, pudiendo ser muy til en ladeteccin del rea de penumbra isqumica (difcil de valo-rar con tcnicas actuales) y por supuesto del tamao del

infarto. No slo aparecen en el ictus establecido, donde seaprecian en el 50% de los infartos subcorticales y en el 80%de los corticales, sino que tambin aparecen en losacciden-tes isqumicos transitorios,incluso varios das despus dela desaparicin de los sntomas. Otras aplicaciones impor-tantes son en el estudio del flujo cerebral en migraas yotras patologas.

Por otro lado, estudios con marcadores magnticos tambinpermitiran el estudio del flujo dinmico, tanto en situacionesnormales como patolgicas.

Todo ello nos permite evaluar clnicamente al paciente con enfer-medad cerebrovascular, ya sea establecida o transitoria, permi-tiendo, en primer lugar, apoyar el diagnstico clnico y, en segun-

do lugar, seleccionar a los pacientes que se beneficien de estudiosmas agresivos y caros (y no aplicarlos a la mayora como hastaahora). Con los nuevos aparatos multicanal y un mayor nmero deestudios esperamos un aumento de la sensibilidad y rentabilidaddiagnstica [58,59].

Otras aplicaciones

Adems de lo comentado hasta el momento, otros estudios quese han llevado a cabo con MEG, y que nos permiten ser optimis-tas en su futura aplicacin clnica, son en la valoracin de trau-matismos craneales, donde la existencia y persistencia de ALF-MA se correlaciona bastante bien con la disfuncin clnica y lasegunda con el pronstico (en traumatismos moderados o leves).Tambin en las migraas, donde la desaparicin de la corrientedirecta podra correlacionarse con la depresin propagada. En elParkinson, donde el episodios de temblor se asocia a disminu-cin/supresin de los ritmos cerebrales o existe una alteracin dela integracin motora en la corteza precentral puesta de mani-fiesta por una alteracin de los campos evocados motores delarga latencia. En enfermedades psiquitricas, donde tambin sepueden encontrar ALFMA y otras actividades anmalas, etc.[60,61].

De gran inters es tambin la posibilidad de obtener seal deestructuras profundas, como el hipocampo, tlamo e hipotlamo,cuyos campos somatosensoriales evocados de larga latencia me-didos con MEG se asemejan al recogido con electrodos corticales,puesto de manifiesto en recientes trabajos.

Al ser el desarrollo tecnolgico de la MEG holocraneal

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(wholehead), relativamente reciente, muchos de estos trabajosestn todava en fase inicial. Los resultados son muy promete-dores, y hacen preveer que la MEG se pueda convertir en unfuturo prximo en una buena, rpida e inocua herramienta parael diagnstico, seguimiento y pronstico de las enfermedades,as como para la investigacin. Aunque se necesita continuar

con las lneas abiertas hasta el momento, los campos de aplica-cin de la misma estn casi limitados por la imaginacin delinvestigador.

Delimitacin de la corteza funcional en tumores cerebrales

La MEG ha demostrado su utilidad en su aplicacin al estudiode los tumores y masas intracraneales como se ha demostradoen varios trabajos. Su aplicacin prctica se establece de dosformas.1. Diagnstico. Dada su gran resolucin espacial y alta sensi-

bilidad, nos permite localizar zonas de tejido anmalo, in-cluso antes de ser detectadas por otras tcnicas de imagencomo la RM. Por otro lado, es posible delimitar con alta

precisin el borde de la lesin. Esto se puede realizar graciasa la aparicin de los ritmos ALFMA, que raramente se pro-ducen dentro del tejido tumoral sino que lo hacen en la zonade transicin entre tejido normal y patolgico. Parece queestos ritmos son generados por tejido normal comprimidopor la lesin.

2. Ciruga.Aparte de la ya mencionada anteriormente, que lepermite tener al cirujano una mayor delimitacin y, por tanto,una mejor valoracin de la extensin de la lesin, otra impor-tantsima aplicacin de la MEG es la de poder delimitar el reasomatosensorial (y as localizar el surco de Rolando, tareamuchas veces imposible con otras tcnicas de imagen de altaresolucin, sobre todo cuando se encuentra distorsionada portumores) e incluso reas motoras y del lenguaje, lo cual per-

mite el abordaje quirrgico de lesiones hasta ahora no aborda-bles por pensar que la ciruga causara mas dao (afasia, he-mipleja...).

Estos ritmos ALFMA se han detectado en aproximadamente un70% de las lesiones y no son especficos de tumores (aparecen enotras lesiones, pero slo cuando existe dao estructural). Se re-quieren, por tanto, trabajos adicionales y se espera que con laaparicin de aparatos ms sofisticados (306 canales) mejore surendimiento [62].

COMPARACIN CON OTRAS TCNICASDE REGISTRO DE LA ACTIVIDAD NEURONAL

El logro del registro de la actividad funcional cerebral en tiemporeal es una aspiracin del hombre desde tiempos inmemoriales,con el fin de dar un paso ms en el entendimiento de la funcincerebral. En este sentido, se han venido desarrollando diversastcnicas, basadas en propiedades fsicas, diferentes en algunoscasos o parecidas en otros. Sin embargo, ha sido slo hasta hacerelativamente pocos aos, cuando el desarrollo tecnolgico de lasmismas ha hecho posible su plena utilizacin, tanto en la investi-gacin como en la clnica humana.

Todas estas tcnicas tienen sus ventajas e inconvenientes y, nocabe duda, que con el tiempo y el progresivo desarrollo tecnol-gico, se irn solucionando, al menos en parte, los inconvenientesy, probablemente, se ir limitando su uso para las funciones que

cada tcnica desempee mejor.

En su conjunto, no hay que entender estas tcnicas como com-petidoras entre s, sino ms bien como tcnicas complementarias,al menos en ciertos aspectos.

En este apartado vamos a exponer brevemente los principalesinconvenientes y limitaciones de cada tcnica en cuanto a su uti-lidad como herramientas para el estudio funcional cerebral. En lafigura 15 se presenta un diagrama comparativo de las distintasresoluciones temporospaciales e invasividad de las tcnicas que acontinuacin se consideran.

Para el estudio funcional se utilizan principalmente dos tiposde tecnologas:

Aquellas que utilizan fuentes electromagnticas para recogerla seal.

Las que utilizan la radiacin procedente de la transformacinde partculas o radionucleidos. Estas ltimas son especial-mente dos: la SPECT y la PET.

Ambas cuentan con la limitacin de su imposibilidad para repetirlos estudios cuantas veces se quiera, por el efecto de lmite dedosis total, ya que el paciente es expuesto a una radiacin conefecto acumulativo. Otro gran inconveniente es la necesidad deusar compuestos radioactivos o energticamente excitados, lo cuallimita el uso de dicho material al perodo de semidesintegracin,que ha de ser, por razones de seguridad, corto. En el primero sesuele usar Tecnecio99que se une a un ligando, cuya estabilidad yposibilidad de uso es de aproximadamente 3 horas, transcurridaslas cuales hay que volver a preparar el compuesto. Habitualmentela semivida del Tecnecio o la permanencia del ligando en el espa-cio intravascular es relativamente alta (horas) con lo cual no sepuede repetir el estudio hasta que el ligando o la emisin de radia-cin han desaparecido. Independientemente, la SPECT ofrece lamenor resolucin espacial y temporal. La SPECT con Xe133ofreceuna mejor resolucin temporal, pero del orden de minutos. Todoello hace que la SPECT sea un mtodo til para la medicin delflujo cerebral (tambin se utiliza para otros rganos) o de ciertosreceptores con un coste relativamente bajo (son caros los ligan-dos), no exento de cierto riesgo, y que ofrece la posibilidad deestudios semifuncionales (se pueden medir activaciones de reas,pero en un tiempo dado).

La PET tiene la misma limitacin de dosis que la tcnica

anterior, y un mayor coste de instalacin y mantenimiento de los

Figura 15.G rfico com parativo de las diferentes tcnicas del estudiofuncional cereb ral en funcin de su resolucin tem po ral, espacial y gradode invasividad.

5 m m

1 0 m m

1 5 m m

2 0 m m

10 -3 10 -2 10 -1 10 0 10 1 10 2 10 3 s

Resolucin Espacial (RE) y Temporal (RT) de tcnicaspara el estudio funcional del SNC

EE G

M E G

SEEG fM R IPE T

S P E C T

G rado de Invasividad

- +

RE

RT

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aparatos y de los estudios, debido a que necesita un ciclotrn y aque se tiene que marcar el compuesto cada vez que se efecta unestudio. La vida media de los compuestos es ms baja, del ordende minutos. Tiene mayor versatilidad que la SPECT para usarcompuestos (se puede marcar prcticamente cualquiera aunque elcoste puede ser muy alto) y tiene una mejor resolucin espacial

que la SPECT, del orden de 0,4 a 1 cm3dependiendo de las m-quinas. La mejor resolucin temporal, segn el radioistopo (O15),es de varios segundos.

Es, por tanto, una tcnica que se aproxima bastante a estudiosfuncionales en tiempo real, tiene la ventaja de que se puede cuan-tificar flujo y metabolismo, y la de permitir tambin cartografiarla localizacin de receptores. Es una buena tcnica para el rastreode tumores y para estudios funcionales en los que no se precise unagran resolucin temporal. Los principalesinconvenientes son: elalto precio de instalacin y mantenimiento, la dependencia deinyectar radiofrmaco iv al paciente, con una vida media muycorta y la necesidad de producirlo en ese momento, con el costee incomodidad aadida y una relativamente escasa resolucin

espacial y temporal.Respecto a las tcnicas funcionales que utilizan el electro-magnetismo como fuente de seal, podemos distinguir dos tipos:

Las que utilizan fuentes electromagnticas externas para ge-nerar una imagen:1. Resonancia magntica funcional (Functional Magnetic

Resonance Imaging, fMRI).2. Espectroscopa por resonancia magntica(MagneticRe-

sonance Spectroscopy,MRS). Las que utilizan fuentes electromagnticas generadas por el

propio cerebro:1. Electroencefalografa (EEG)2. Magnetoencefalografa (MEG).

Tanto la primera como la segunda forma de utilizar las fuenteselectromagnticas ofrecen la ventaja sobre las anteriores de noutilizar radiacin ionizante y no sufrir efecto acumulativo; portanto, los estudios pueden repetirse tantas veces como se re-quiera.

La fMRI y la MRS tienen el inconveniente de generar y some-ter al paciente a campos magnticos muy intensos (del orden de 20a 80.000 veces el campo magntico de la tierra, dependiendo delaparato) cuya accin sobre el cuerpo humano no est del tododefinida (lo que hace que se restrinja su uso en ciertas circuns-tancias como el embarazo). La MRS puede medir volmenes dehasta 10 cm3; su resolucin temporal es de decenas de segundosy es mayor cuanto ms volumen se mida. Es til para medir lacomposicin de ciertas sustancias. De momento esta tcnica,como la espectroscopa por emisin de luz cercana al infrarrojo,est en desarrollo y no ofrece la resolucin temporospacial deotras tcnicas. Se perfilan como tcnicas muy tiles para medirla composicin del tejido cerebral sin necesidad de intervencio-nes cruentas.

La fMRI tiene una resolucin espacial muy alta, del orden de0,1 a 0,3 cm y, con las nuevas tcnicasmultisliceeco planares deadquisicin rpida, se pueden obtener imgenes de todo el cerebroen 23 s, que, aunque rpido, no se acerca al estudio en tiempo realo subsegundo; adems, es necesario esperar antes de la siguientemedicin para que se recupere la seal. Tampoco se recomiendasu aplicacin en el embarazo. Es, sin duda, una herramienta muytil para el estudio funcional cerebral, inocua en un grado muy

aceptable, cmoda para el paciente y rpida pero, como las tcni-

cas anteriores, no mide directamente la activacin neuronal, sinoque mide los cambios vasculares y metablicos que se suponegeneran stos.

Todas las herramientas nombradas anteriormente utilizanmtodos indirectos para el estudio funcional, tales como loscambios de flujo y metablicos. Esto conlleva dos inconve-

nientes.1. El retraso entre activacin neuronal y cambios metablicos/

flujo suficientemente intensos para ser medidos, con lo quedejan un vaco temporal en el que no sabemos qu ocurre.

2. La autorregulacin cerebral es compleja y en ciertas enferme-dades puede estar alterada, lo que puede dar lugar a errores enlas mediciones.

En cuanto a las ltimas dos tcnicas (EEG y MEG), tienen laventaja de que sonabsolutamente inocuasya que no someten alpaciente a ningn tipo de emisin de energa externa, slo recogenla emisin del cerebro. Tienen la mejor resolucin temporal detodas, que, en el caso de la MEG, es inferior al milisegundo. Porotro lado, son las nicas que miden la actividad neuronal directa-

mente, y no en funcin de fenmenos secundarios como el flujoo metabolismo.La EEG registra las diferencias de potencial que ocurren cuan-

do se despolariza la clula; por ello es necesario utilizar electrodosde registro y de referencia. Podemos diferenciar los siguientesgrupos:1. Estereoelectroencefalografa, que recoge la actividad cere-

bral elctrica directamente del interior de la corteza cerebralmediante electrodos profundos implantados como describie-ran Talairach y Bancaud en 1965 [63].

2. Electrocorticografa mediante electrodos implantados sobrela corteza cerebral, segn la tcnica descrita por Penfield yJasper en 1954 [64].

3. EEG convencional, donde los electrodos se colocan en el cuero

cabelludo.

Este ltimo es, sin duda, el que peor resolucin espacial poseey su resolucin temporal tambin es ligeramente inferior a losotros mtodos que utilizan el electromagnetismo para el regis-tro. Ello se debe a que la corriente elctrica tiene que atravesarestructuras que actan como resistencias (meninges, lquido ce-falorraqudeo, crneo...), dando lugar a la prdida de seal ydesviacin de la misma. Para intentar corregir ese problema serecurre a promediar mucho la seal y a aumentar el nmero decanales. La intensidad de la corriente a la cual se conectan losaparatos o los fenmenos de induccin electromagntica de cablesmal aislados pueden producir artefactos que pasen desapercibi-dos. Los filtros y frmulas matemticas (software, como en lapoligrafa digital), utilizados para mejorar la seal, pueden darlugar a falsas promediaciones, inducidas muchas veces por ar-tefactos difciles de interpretar y eliminar. Las dos primeras son,sin duda, las que mayor precisin muestran, sobre todo la corti-cografa, que es la utilizada como referencia para todas las de-ms. Pero, por otro lado, son las ms invasivas ya que implicanciruga y, en ocasiones, la realizacin de registros de varios dasde duracin, con el aumento de la morbimortalidad, lo que haceque su uso sea restringido.

La MEG se muestra superior al electroencefalograma en re-solucin espacial; es del orden de 1 mm en la primera y de unos20 mm en el segundo, y posee una mayor sensibilidad para captarla seal, ya que los campos magnticos no sufren prdidas al

pasar a travs de las estructuras intra y extracerebrales. Adems,

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dentro de la habitacin aislada no puede haber ningn materialque cause induccin electromagntica (materiales no magneti-zables, los cables tienen que estar muy bien aislados y existendetectores de campos magnticos muy sensibles). Aparte de laresolucin espacial y temporal ofrece otra ventaja con respectoal encefalograma, y es su mayor facilidad de uso (no hay que

poner tantos electrodos, aunque se puede usar conjuntamentecon EEG). La MEG muestra una resolucin temporospacial yuna sensibilidad para detectar la seal similar a los electrodossubdurales y algo menor que la corticografa. Con los aparatosde nueva generacin (306 canales), se espera un aumento de laresolucin espacial, de tal modo que se aproxime a la corticogra-fa, sin la agresividad de la misma.

La MEG presenta tambin ventajas en su aplicacin al diag-nstico, seguimiento y pronstico de enfermedades. Entre susinconvenientes, destaca la necesidad de utilizarla en una habita-cin especial (que la asle de campos magnticos externos) loque le resta movilidad. De momento, su aplicacin, fuera delestudio neurolgico, se centra en el estudio cardaco y digestivo,

pero es posible que en un futuro se aplique tambin al estudio deotros rganos.

UN NUEVO APOYO DIAGNSTICOEN NEUROCIENCIA

Resumen y conclusiones

En las ltimas dcadas, las tcnicas de estudio de la estructuracerebral (TAC y RM) se han consolidado como instrumentos im-prescindibles para el diagnstico clnico en una parte importantede las patologas cerebrales.

A la vez, se han desarrollado otras tcnicas de estudio de laactividad funcional cerebral, PET, SPECT y fMRI. Pero las tc-nicas basadas en el registro de los dbiles campos magnticos

generados por la actividad elctrica cerebral han sido totalmente

ignorados, ya que no existe en la actualidad ningn sistema deregistro MEG en nuestro pas. La distancia de la investigacincon respecto a los pases de nuestro entorno es bastante acusada.Desde las primeras investigaciones de Cohen, en 1962, han trans-currido ms de 35 aos, demasiado tiempo para la velocidad conque avanzan los conocimientos cientficos.

Se han realizado grandes progresos desde los primeros siste-mas de captacin de un solo canal, donde la imprecisin de losregistros pona en cuestin esta tcnica. Durante los ltimos cin-co aos, el desarrollo de aparatos con gran nmero de canales(hasta 306), abre una nueva era en el estudio de los fenmenosneuromagnticos. Sus ventajas son numerosas: a) Permite elregistro simultneo de la actividad cerebral en toda la superficiedel scalp;as, variaciones en el estado del sujeto no afectan a laestabilidad de las seales; b) Permite el estudio de la actividadcerebral, espontnea y evocada, sin tener que recurri r a la pro-mediacin, puesto que no siempre es posible comparar un est-mulo con el siguiente; c) La precisin de localizacin superfi-cial y en profundidad es mejor que en el resto de las tcnicas no

invasivas [65]; d) Pero la principal ventaja es la mayor resolucintemporal, que en el caso de la MEG se encuentra por debajo delmilisegundo. De esta forma se consigue identificar la actividadcerebral no slo en el momento en que se produce sino tambinvalorar la secuencia temporal posterior tanto en el lugar de activa-cin como en el resto del cerebro.

Teniendo en cuenta el gran nmero de proyectos de investiga-cin clnica as como el nmero de hospitales que estn adoptandoesta tecnologa como parte de su rutina clnica, es lcito afirmarque, en unos aos, ser una herramienta bsica en el diagnsticoclnico de mltiples patologas. En Espaa, an no se ha puesto enmarcha en ninguna institucin pblica o privada esta tcnica dediagnstico neurofisiolgico, aunque estn comenzando a desa-rrollarse diversos proyectos para adaptarnos a los desarrollos tec-

nolgicos de otros pases de nuestro entorno.

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MAGNETOENCEFALOGRAFA: UNA NUEVA TCNICADE DIAGNSTICO FUNCIONAL EN NEUROCIENCIAS

Resumen. Introduccin. Presentamos una revisin de los avan-ces tcnicos, metodolgicos y clnicos en el estudio funcional delcerebro mediante magnetoencefalografa (MEG). Objetivo. Re-visar de forma retrospectiva los hitos de su desarrollo histrico,a partir de los trabajos realizados por los principales laborato-rios de investigacin en este campo y los estudios y base de datos(incluida Tesis Doctoral) de nuestro grupo de investigacin.Desarrollo.Tras discutir las bases neurofisiolgicas y los princi-

pios del biomagnetismo, describimos los desarrollos tcnicos en

MAGNETOENCEFALOGRAFIA: UMA NOVA TCNICADE DIAGNSTICO FUNCIONAL NAS NEUROCINCIAS

Resumo. Introduo.Apresentamos uma reviso dos progressostecnolgicos, metodolgicos e clnicos do estudo funcional do c-rebro por meio da magnetoencefalografia (MEG). Objectivo.Re-ver de uma forma retrospectiva os marcos do seu desenvolvimentohistrico, a partir dos trabalhos realizados pelos principais labo-ratrios de investigao neste campo, e dos estudos e base de da-dos (incluindo a tese de doutoramento) do nosso grupo de investi-gao. Desenvolvimento.Aps discutir as bases neurofisiolgicas

e os princpios do bio-magnetismo, descrevemos os desenvolvi-

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los sistemas superconductores de captacin de la seal, procesa-do de la seal, mejora de la relacin seal-ruido y modelos deinterpretacin de los resultados. La necesidad de estudios funcio-nales cerebrales ha conducido al desarrollo de varios mtodos deimagen (resonancia magntica funcional, PET, SPECT, etc.).Comparamos la MEG con dichas tcnicas en funcin de su resolu-cin espacial, temporal y grado de invasividad. Los equipos actua-les, de hasta 306 canales de registro simultneo holocraneal (who-le-head), permiten captar la actividad cortical y subcortical congran precisin. Adems del estudio de la actividad funcional nor-mal, se aplica tambin al diagnstico de numerosas enfermedades:epilepsia (estudio ictal, interictal y evaluacin prequirrgica);demencias, trastornos del movimiento, patologa cerebrovascu-lar, delimitacin de crtex funcional y patolgico, medianteALFMA (Abnormal Low Frequency Magnetic Activity), en lareseccin de tumores o reas lesivas; trastornos del aprendizajey estudios fetales. Conclusiones.La MEG ofrece una excelenteresolucin temporal con muy buena resolucin espacial, registraen tiempo real, sin referencias y escasas interferencias. Suponeun avance de gran proyeccin en el diagnstico en neurociencias[REV NEUROL 1999; 28: 1077-90].

Palabras clave.Aplicaciones clnicas. Campos evocados. Electro-encefalografa. Historia. Magnetoencefalografa. Revisin. Super-conducting Quantum Interference Device.

mentos tcnicos nos sistemas supercondutores de captao de si-nal, processamento de sinal, melhoria da relao sinal-rudo e osmodelos de interpretao dos resultados. A necessidade de estudosfuncionais cerebrais, conduziu ao desenvolvimento de vrios m-todos imagiolgicos (ressonncia magntica funcional, PET,SPECT, etc.). Comparmos a MEG com as tcnicas referidas, emquanto sua resoluo espacial, temporal e grau de invaso. Osequipamentos actuais, de at 36 canais de registo simultneo ho-locraniano (whole-head), permitem captar a actividade cortical esubcortical com elevada preciso. Alm do estudo da actividadefuncional normal, aplicado tambm ao diagnstico de numerosasdoenas: epilepsia (estudo crtico, intercrtico e avaliao pr-cirrgica); demncias, patologias do movimento, patologia vascu-lar cerebral, delimitao do cortex funcional e patolgico por meiode ALFMA(Abnormal Low Frequency Magnetic Activity), na res-seco de tumores ou reas lesadas; perturbaes da aprendiza-gem e estudos fetais. Concluses. A MEG oferece uma excelenteresoluo temporal com muito boa resoluo espacial, regista emtempo real, sem referncias e escassas interferncias. Representaum progresso com grande projeco no diagnstico das neuroci-ncias [REV NEUROL 1999; 28: 1077-90].

Palavras chave. Aplicaes clnicas. Electroencefalografia. Hist-ria. Interferncia quantum supercondutora. Magnetoencefalogra-fia. Potenciais evocados. Reviso.