La fMRI identifica capacidades cognitivas en pacientes con cerebros lesionados

Solo utilizar técnicas complejas de aprendizaje automático para decodificar los exámenes cerebrales de resonancia magnética funcional (fMRI) repetidos hizo que los investigadores fueran capaces de proporcionar pruebas de que un paciente con una lesión cerebral severa puede comunicarse apropiadamente.

Su estudio, publicado en la edición del 13 de Febrero de 2012 de la revista Archives of Neurology, demuestra lo difícil que es determinar si un paciente puede o no comunicarse usando solo la actividad cerebral medida, aún si es posible generar patrones efectivos de activación cerebral en respuesta a los comandos instruidos. Los pacientes en un estado de consciencia mínima o que tienen el síndrome de bloqueo (función cognitiva normal con daño motor severo) y que pueden seguir comandos en ausencia de una respuesta motora pueden no generar comunicaciones claramente interpretables usando los mismos patrones de actividad cerebral, según los investigadores del Nueva York-Presbiteriano/Weill Cornell (Nueva York, NY, EUA;).

A pesar de que métodos menos avanzados han demostrado ser exitosos, los investigadores reportaron que su método nuevo suministra conocimientos nuevos importantes de la función cerebral y el nivel de conciencia. También identifica procesos de variación en la actividad cerebral soportando la función cognitiva después de la lesión.

“En esos estudios hemos re-analizado datos publicados antes que demostraron un esfuerzo para comunicarse usando activaciones cerebrales solas que aparentemente fallaron pero que eran, sin embargo, un esfuerzo claro por generar una respuesta”, dijo el Dr. Nicholas D. Schiff, profesor de neurología y neurociencias y profesor de salud pública en el Colegio Médico Weill Cornell, y un neurólogo en el Hospital Presbiteriano de Nueva York /Centro Médico Weill Cornell. “Más importante, el re-análisis con métodos nuevos, más sensibles, suministra evidencia de que el problema con la comunicación puede reflejar una falta de coincidencia de nuestras expectativas para diseñar la evaluación, en vez de una falla en la parte del individuo en un intento de comunicarse con exactitud, con nosotros”.

“Nuestro estudio muestra que métodos multivariados, del aprendizaje automático pueden ser útiles en determinar si los pacientes están intentando comunicarse, o no, específicamente cuando se aplicaron datos que ya muestran evidencia de una señal en variable única, la mayoría de los métodos de análisis estándar”, declaró el autor principal del estudio, Jonathan Bardin, un estudiando graduado de cuarto año de neurociencias del Colegio Médico Weill Cornell. “Es nuestro imperativo clínico y ético aprender cuanto sea posible acerca de su capacidad de comunicarse”, dijo. “Un simple examen de cabecera no es suficientemente bueno”.

“Necesitamos una serie de métodos que sean poderosos y simples, y no los tenemos aún, como lo muestra este estudio”, añadió el Dr. Schiff. “Estamos usando tareas muy complejas para quizás detectar solo unos pocos de los muchos pacientes que están conscientes”.

Este estudio es una continuación de la investigación del Nueva York Presbiteriano/Weill Cornell sobre la forma cómo la fMRI puede establecer una línea de comunicación con los pacientes con lesiones cerebrales para entender si pueden beneficiarse de la rehabilitación, y para evaluar su nivel de dolor y otros parámetros clínicos que mejorarían el cuidado y la calidad de vida.

En concreto, sigue un estudio publicado en la revista Brain en Febrero de 2011, que demostró que el uso de la fMRI para detectar consciencia en seis pacientes (bloqueados o con consciencia mínima) produjo una variación amplia, y muy impredecible, en la capacidad de los pacientes para responder a un comando simple (como “imagínese nadando o ahora deténgase”) y luego usando el mismo comando para responder preguntas simples si/no o de elección múltiple. Esta variación fue evidente cuando se comparó con su capacidad de interactuar al lado de la cama usando gestos o voz.

Algunos pacientes incapaces de comunicarse por medio de gestos o voz fueron incapaces de hacer pruebas mentales, mientras que otros incapaces de comunicarse por medio de gestos o voz fueron intermitentemente capaces de responder las preguntas de los investigadores usando imágenes mentales. Además, interesantemente, algunos pacientes con la capacidad de comunicarse por medio de gestos o voz fueron incapaces de hacer las tareas mentales.

Los investigadores reportaron que esos hallazgos sugieren que no existe todavía ninguna tecnología de imagenología en este momento que pueda evaluar efectivamente el nivel más alto de funcionamiento que pueda haber, y parece ser, ocurre en un número de pacientes con lesiones cerebrales severas. “Hay personas cuya anatomía personal está limitada debido a que no tienen un buen canal motor para expresarse a pesar de que, en algunos casos, tienen una mente clara y opiniones y deseos acerca de sí mismos y el mundo”, declaró el Dr. Schiff acerca de esos hallazgos. “No todos los pacientes con consciencia mínima son los mismos, y no todos los pacientes con síndrome de bloqueo son los mismos”.

Este hallazgo nuevo importante de este estudio es una revisión de los hallazgos de una paciente de 25 años que fue la única de seis que demostró una capacidad para usar la señal de fMRI para comunicación en la investigación anterior. Pero sus resultados fueron desconcertantes porque parecía que era consistente respondiendo a la respuesta que estaba directamente después de la respuesta correcta, según el Dr. Bardin. “Es visto con frecuencia en pacientes como esta—tenía una apoplejía que dañó su cerebro—que puede ser un retraso en algún área del cerebro. La fMRI es una lectura del flujo sanguíneo en vez de la actividad neural real, de modo que esos retrasos pueden ser causados por una interrupción del flujo sanguíneo debido al daño o solo significa que están trabajando sobre el problema más lentamente, y la respuesta parece equivocada porque es dada en el siguiente periodo de respuesta”.

Para entender esto, el Dr. Bardin empleó una técnica más nueva que, reportó, viene de la investigación de aprendizaje automatizado, para instruir un computador para evaluar los exámenes múltiples fRMI del paciente después de haber contestado las dos preguntas varias veces. Este método, así llamado, multivariable usó los mismos datos recolectados para el primer estudio, el cual, en el análisis típico uni-variable, específicamente mira en el funcionamiento en el área motora suplementaria del cerebro (SMA), que está activa cuando los participantes “normales” del estudio imaginan hacer una tarea.

En contraste, el análisis multivariable evalúa si hay o no un patrón de actividad en alguna parte del cerebro que es consistente de un examen al siguiente. “Cuando hay daño significativo del cerebro, puede reconectarse de modo que las funciones asociadas con SMA pueden ser procesadas desde cualquier parte”, dijo el Dr. Bardin.

Usando esta aplicación compleja, los investigadores encontraron que era evidente que la paciente había intentado consistentemente comunicar respuestas a ambas preguntas—pero a una velocidad retrasada. Los investigadores anotaron que un método para analizar las fMRI no es mejor que el otro para todos los pacientes, y que los métodos univariables siempre deben ser realizados primero. Los métodos multivariables pueden ser particularmente sensibles al ruido, llevar a falsos positivos si se usan por cuenta propia. Si el método estándar revela una señal, se puede usar el método multivariable para obtener visiones adicionales y la posibilidad de identificar la respuesta en pacientes donde los hallazgos univariables son ambiguos.

“Hicimos todas esas cosas para simplemente mostrar como pensábamos que este paciente se estaba tratando de comunicar, dijo el Dr. Bardin. “Hay que ser muy cuidadosos en los análisis de datos antes de decir algo acerca de lo que un paciente puede o no hacer”.

“Los paradigmas experimentales rígidos como aquellos usados en el campo pueden muy bien pasar por alto información importante acerca de esos pacientes”, concluyó el Dr. Schiff. “Esto es extremadamente complejo y desordenado, pero debemos esperar eso. Dadas las lesiones que algunos de los pacientes sufren, sus capacidades cognitivas son muy difíciles de detectar por el comportamiento o a través de pruebas o exámenes”.

Enlace relacionado:

NewYork-Presbyterian/Weill Cornell