4: Métodos y Técnicas directas e indirectas para Estudiar el Cerebro

Question 1

Mencionar los 4 directos y 3 (6) indirectos

Answer 1

Directos: eeg, electrocorticograma, magnetoencefalografía MEG, registros extracelulares.
Indirectos: PET, Resonancia magnetica estructural, fMRI (+ estado de reposo, DTI y IRMd)

Question 1

EEG principios de funcionamiento.

Answer 1

Medición de act eléctrica.mide la actividad eléctrica del cerebro mediante electrodos colocados en el cuero cabelludo.

Ondas Cerebrales: captura fluctuaciones en el voltaje eléctrico generadas por la actividad sincrónica de grandes poblaciones de neuronas corticales.

Question 2

EEG 4 ventajas y 4 desventajas

Answer 2

Ventajas:
1. Alta resolución temporal.
2. Costo bajo.
3 Portabilidad
4 usado en sanos, niños, bebes

Desventajas:
1 Baja resolución espacial
2 Ruido y artefactos
3 solo estructuras corticales
4 imposible vincularlo a neuronas individuales

Question 3

4 aplicaciones EEG

Answer 3

Epilepsia.
Sueños.
Investigación cognitiva: análisis de procesos cognitivos.
Neurofeedback: terapia basada en entrenamiento de la act cerebral (ej: TDAH).

Question 4

EEG cómo puede ser que se mida la actividad eléctrica de las neuronas desde lejos (a través del cráneo y cuero cabelludo)?

Answer 4

Potenciales evocados (ERP) - analogía con cancha de fútbol: si los hinchas se ponen de acuerdo escuchas gol. Se sincronizan las neuronas y ahí podes registrar.

Se obtienen promediando los registros EEG en múltiples repeticiones del estímulo para mejorar la relación señal-ruido.

Question 5

Qué es el Electrocorticograma, 1 ventaja y 2 desventajas.

Answer 5

Una alternativa sería sacar de encima el ruido del cráneo y cuero cabelludo → registrar directo sobre la corteza.

Ventaja: buena resolución espacial.

Desventajas: mala temporal, muy invasivo.

Question 6

Principio de funcionamiento MEG

Answer 6

Medición de Campos Magnéticos: mide campos magnéticos generados por act neuronal, con sensores superconductores SQUIDs (Superconducting Quantum Interference Devices).

Ondas Cerebrales: captura act neuronal con gran precisión, sin verse afectada por la resistencia del cuero cabelludo y el cráneo.

Question 7

Qué es el electromagnetismo?

Answer 7

corriente eléctrica genera una fuerza magnética y viceversa. Se mide el campo magnético y se deduce que eso viene de un cambio eléctrico.

Question 8

MEG 2 ventajas y 2 desventajas.

Answer 8

Ventajas: Alta resolución temporal y espacial. //. Menor suceptibilidad a artefactos.

Desventajas: costo, no portatil.

Question 9

MEG 4 aplicaciones (limitadas):

Answer 9

Localización de Epilepsia.
Investigación cognitiva.
Conectividad cerebral.
Estudios sensoriales.

Question 10

Qué son los registros extracelulares? Qué descubrieron?

Answer 10

Poner electrodo alrededor de varias neuronas durante mucho tiempo para registro crónico en pacientes que tendrán cirugías.

Con esta técnica se determinó que hay neuronas de concepto en ciertas áreas (neuronas Jennifer Anniston).

Question 11

1 ventaja y 1 desventaja de los registros extracelulares.

Answer 11

Ventajas: Permite “escuchar” a muchas (<500) neuronas individuales hablando.

Desventaja: invasivo - solo en animales o casos médicos muy excepcionales.

Question 12

Qué es PET (tomografía por emisión de positrones).

Answer 12

Inyectar un trazador radiactivo (ej: O15) que a través de una reacción nuclear genera un positrón. Como este trazador radiactivo es inestable, se le escapan algunos positrones que
se juntan con un electrón. Ahí se genera una reacción que genera rayos Gamma y eso es captado por un detector de radiación (aparato PET).
Por eso se puede tener idea indirecta de áreas del cerebro se están activando o inhibiendo.

Question 13

6 ventajas y 6 desventajas PET:

Answer 13

Ventajas: alta sensibilidad, evaluación funcional, aplicaciones en oncología, diagnóstico de trastornos neurológicos, evaluación cardíaca, precisión en planificación de tratamientos.

Desventajas: exposición a radiación, costo, disponibilidad limitada, vida corta de trazadores radioactivas, baja resolución espacial, reacciones adversas.

Question 14

Resonancia Magnética Estructural - Proposito, Técnica y Aplicaciones 2.

Answer 14

Propósito: proporciona imágenes detalladas de la anatomía del cerebro. Útil para detectar anomalías estructurales como tumores, lesiones o malformaciones.
Técnica: utiliza campos magnéticos y ondas de radio para imágenes de alta resolución.
Cuando se aplica un campo magnético, los electrones de los átomos del cerebro se alinean de acuerdo al campo magnético, y eso cambia una propiedad de los protones que es el spin y esto registra el cambio (alineación) de un campo magnético y queda plasmado como foto de muy alta resolución.
Aplicaciones: diagnóstico médico, estudios anatómicos.

Question 15

4 ventajas y 4 desventajas MRI:

Answer 15

Ventajas: resolución espacial alta, contraste entre tejidos, no invasiva, versatilidad.

Desventajas: tiempo largo de adquisión, sensibilidad al movimiento, costo, contraindicaciones.

Question 16

fMRI propósito, técnica y aplicaciones 3.

Answer 16

Propósito: mide la act cerebral en tiempo real al detectar cambios en el flujo sanguíneo relacionados con la actividad neuronal.
Técnica: basada en la señal BOLD → detecta cambios en la oxigenación de la sangre.
No es foto, es película que permite ver que partes del cerebro se activan/inactivan.
Aplicaciones: investigación, mapea funciones cerebrales, estudios de conectividad cerebral.

Question 17

fMRI 6 ventajas y 5 desventajas.

Answer 17

Ventajas: mapeo de act cerebral, no invasiva, estudios longitudinales, conectividad funcional, alta resolución espacial, permite ver todo el cerebro.

Desventajas: baja resolución temporal, ruido y artefactos, complejidad de análisis, costo, no es plug and play.

Question 18

Explicar cómo funciona la señal BOLD.

Answer 18

Si un área del cerebro está muy activa, va a consumir más oxígeno, por lo tanto la hemoglobina de la sangre va a tener menos oxígeno en el lugar donde hay más actividad porque se lo cedió a las neuronas.
Señal BOLD dependiente del nivel de oxígeno en sangre porque la hemoglobina es diferente si carga o no carga oxígeno (oxihemoglobina o desoxihemoglobina) → la señal magnética que te da una u otra son diferentes, entonces se comparan ambas señales para definir cuánta actividad cerebral hay.
Se usa un agente de contraste endógeno (no se inyecta nada).

Question 19

¿Qué mide la Resonancia Magnética Funcional?:

Answer 19

La señal de fMRI es más indicativa de la actividad sináptica (del input y de las interacciones) que de la actividad neuronal (spikes, PA).

Question 20

Explicar qué es el diseño de bloques.

Answer 20

Se pone la misma tarea (hacer cuenta, leer, ver cara) en bloques de 20 a 60 sec y en el medio descanso. Luego se promedia lo que pasó en los bloques en comparación con lo que pasó en descanso.
También hay que diseñar bien los controles: si se quiere saber qué pasa en el cerebro con el reconocimiento de caras hay que considerar que no pasa solo eso, también se prenderá todo el área visual (formas, colores) y hay que controlarlo.

Question 21

Qué es el fMRI en estado de reposo y 4 ventajas.

Answer 21

Mide la conectividad funcional entre regiones cerebrales cuando el cerebro no está realizando una tarea específica.

Ventajas: Estudios rápidos y sin paradigmas específicos, Mapeo de circuitos cerebrales completos in vivo, Análisis individual y grupal, Aplicable en estudios clínicos.

Question 22

Comparación didactica entre MRI estructural y fMRI: Propósito
Resolución espacial
Resolución temporal
Usos clínicos
Seguridad

Answer 22

Estructural // funcional:
Propósito: Imágenes detalladas de la anatomía cerebral. // Imágenes de la actividad cerebral en tiempo real.

Resolución espacial: Alta resolución espacial para detalles anatómicos. // Buena resolución espacial para mapear act cerebral, pero - que la estructural.

Resolución temporal: No aplicable ya que no mide cambios en el tiempo // Moderada (segundos), adecuada para estudios de activación cerebral.

Usos clínicos: Diagnóstico de anomalías estructurales, planificación quirúrgica. // Ev. de funciones cerebrales, investigación de base biológica de trastornos.

Seguridad: Ambas seguras y no invasivas, sin radiación ionizante.

Question 23

DTI 3 ventajas, 3 desventajas y 5 aplicaciones DTI.

Answer 23

Ventajas: visualización detallada, no invasiva, aplicabilidad.

Desventajas: resolución espacial limitada, complejidad de interpretación, sensible a artefactos.

Aplicaciones: mapeo de conectividad cerebral, investigación de trastornos, evaluación de daño cerebral, estudios de envejecimiento, planificación quirúrjica.

Question 24

Qué es Diffusion Tensor Imaging DTI? y 2 principios.

Answer 24

Es una técnica avanzada de resonancia magnética que se utiliza para estudiar la estructura de la materia blanca del cerebro. La DTI mide la difusión del agua en los tejidos biológicos, lo que permite visualizar y mapear las vías de la materia blanca, que son los tractos nerviosos que conectan diferentes regiones del cerebro.

Difusión del agua // Tensor de difusión.

Question 25

Imagen por Resonancia Magnética de Difusión IRMd 5 características.

Answer 25

Único método no invasivo que permite in vivo.
Estudiar la microestructura de la sustancia blanca.
Representar tridimensionalmente las fibras nerviosas.
Mide la difusión del agua en tejidos biológicos.
La señal de RM es sensible a la difusión.