Diseñan herramienta portátil para imágenes ópticas destinadas a la evaluación de la conmoción cerebral

Unos investigadores han demostrado que una aplicación portátil y de bajo costo para obtener imágenes ópticas resulta útil para la valoración de las conmociones cerebrales.

Dos proyectos diferentes de investigación, publicados recientemente, representan pasos importantes hacia la demostración, con pacientes, de la utilidad de las imágenes ópticas y portátiles del cerebro, para la conmoción cerebral y para la comprobación – mediante un análisis estadístico a gran escala – de las pruebas neurocognitivas computarizadas para el diagnóstico de la conmoción cerebral.

Los hallazgos de esa investigación, realizada con imágenes ópticas obtenidas mediante espectroscopia funcional en el infrarrojo cercano (fNIRS), proporcionaron apoyo temprano para desarrollar una herramienta consistente en un dispositivo portátil y de bajo costo con el fin de obtener imágenes de las conmociones cerebrales relacionadas con los deportes y actividades militares, dijeron los investigadores. El informe, publicado en la edición de julio de 2014 de la revista Brain Imaging and Behavior, condujo a una investigación adicional realizada en el Centro Médico de la Universidad de Pittsburgh (Pitt) (UPMC; PA, EUA) para examinar el cerebro de los niños durante su doble desempeño, cognitivo y del equilibrio, después de una conmoción cerebral.

La unidad para fNIRS funciona de forma similar a un oxímetro de pulso para el cerebro. Se calibra el flujo de sangre que llega al cerebro mediante el envío de señales de luz desde unos sensores montados en un casco de 3 libras y luego se producen imágenes de los cambios en el oxígeno de la sangre que representan la actividad del cerebro mediante el registro de la absorción de la luz de diferentes colores. Las lecturas generadas en el fNIRS, mientras los participantes que llevaban puesto el casco realizaban correctamente una prueba neurocognitiva computarizada, revelaron las pugnas que ocurren en el cerebro cuando se realizan tareas cognitivas específicas.

“Nuestra hipótesis es que el flujo sanguíneo cerebral se ve afectado después de una lesión, lo cual hace que el procesamiento cerebral sea menos eficiente”, explicó Anthony Kontos, PhD, director asistente de investigación del Programa para Conmoción Cerebral en Medicina Deportiva del UPMC y profesor asistente del departamento de cirugía ortopédica de la Pitt. “Cuando se está realizando una tarea con la memoria o una tarea con un tiempo de reacción, se requiere una activación – un mayor flujo sanguíneo y mayor necesidad de oxígeno – de ciertas áreas del cerebro, específicas para esa tarea. Sin embargo, encontramos disminución y activación más dispersa en el grupo de pacientes con conmoción cerebral. En otras palabras, sus cerebros lesionados eran menos eficientes y se esforzaban por obtener en otras partes del cerebro los recursos necesarios para llevar a cabo tareas cognitivas”.

“Sabíamos cuáles áreas del cerebro normalmente deben iluminarse”, añadió Theodore Huppert, PhD, profesor asistente del Centro de Investigación con Resonancia Magnética, del departamento de radiología de Pitt y de la Facultad de Ingeniería de Swanson. “Según nuestra base de información, obtuvimos en promedio disminución de la actividad cerebral y actividad cerebral más difusa, cuando se necesitaban más áreas del cerebro para realizar una tarea, porque las zonas habituales no eran tan eficientes como se requería”.

Este estudio preliminar incluyó a nueve personas con edades entre 18 y 45 años que estaban sintomáticos durante un lapso desde 15 días hasta 1 mes y medio luego de una conmoción cerebral, relacionada con el deporte. Los investigadores los compararon con cinco personas sin ninguna lesión. Las exploraciones con fNIRS mostraron que el cerebro conmocionado se activa en un umbral inferior y en una zona más amplia, una gran diferencia con estudios anteriores realizados con imágenes de resonancia magnética funcional (fMRI), con pacientes de conmoción cerebral. Además, se detectaron una disminución del flujo de sangre oxigenada y menor eficiencia en las pruebas durante algunos aspectos, los más extenuantes a nivel cognitivo, de las pruebas neurocognitivas: memorización de palabras, memorización del diseño y correlación de símbolos.

“Se trata de un dispositivo portátil para obtener imágenes, bastante barato en comparación con la RM y que, lo más importante, nos permite combinar la información espacial con la temporal, es decir, lo que está ocurriendo en un área específica del cerebro y cuando se está produciendo la activación”, dijo el Dr. Kontos. “No se trata sólo de la ubicación. No se trata sólo de la temporización. Se trata de ambos”.

Se espera que el dispositivo inalámbrico para fNIRS esté pronto en el mercado y se pueda aprovechar para investigaciones posteriores de la conmoción cerebral en la clínica y, posiblemente, incluso en áreas relacionadas, de acuerdo con los investigadores. Sin embargo, el Dr. Kontos hizo hincapié en la utilidad de la aplicación actual. “Se puede llevar puesto mientras se realizan las pruebas neurocognitivas, durante las pruebas de equilibrio e incluso mientras se realiza la prueba de esfuerzo, por ejemplo en la cinta caminadora. Se puede utilizar también en un entorno para el estudio de las conmociones cerebrales relacionadas con el deporte”.

“En los últimos quince años, muchos de quienes trabajan en el campo de la ciencia sobre la conmoción cerebral han tratado de encontrar una herramienta para obtener imágenes que pueda ayudarnos en un entorno clínico y no lograron encontrar algo que fuera consistente”, dijo Michael Collins, PhD, director del Programa para Conmoción Cerebral en Medicina Deportiva del UPMC. “Este estudio preliminar, aunque pequeño, nos enseñó dónde está afectado el cerebro del paciente y en qué medida se altera la función cognitiva. Fue suficiente evidencia para mantenernos en el desarrollo de esta herramienta potencial”.

En el estudio con fNIRS se empleó ImPACT, una batería computarizada de pruebas neurocognitivas, diseñada para evaluar la lesión cerebral traumática leve. Esta tecnología fue desarrollada por ImPACT Applications, Inc. (Pittsburgh, PA, EUA).

En otro estudio, un metanálisis publicado en la edición de marzo de 2014 de la revista Journal of the International Neuropsychological Society, Rock Braithwaite, EdD, profesor del departamento de kinesiología y administración de la recreación, de la Universidad Estatal de Humboldt (Arcata, CA, EUA), sintetizó toda la investigación existente, utilizando las cuatro principales pruebas neurocognitivas computarizadas para conmoción cerebral: Headminder, CogSport, Métricas Automatizadas para Evaluación Neuropsicológica (ANAM) e ImPACT.

En lo que se considera que es la revisión estadística más grande publicada hasta la fecha de las pruebas computarizadas para conmoción cerebral, pues incluyó 37 estudios y 3.960 participantes, todos dentro de la primera semana luego de sufrir una conmoción cerebral, los investigadores llegaron a dos conclusiones fundamentales: (1) Los estudiantes de educación media y los más jóvenes de la secundaria mostraron efectos más pronunciadas en su función cognitiva y un mayor deterioro en su desempeño según las pruebas neurocognitivas después de una conmoción cerebral que sus homólogos en edad de educación secundaria más adelantada y universitaria. (2) ImPACT mostró el mejor desempeño para identificar el deterioro cognitivo, ya que mide los tipos de tareas que este metanálisis analizó como las más eficaces para la detección de este tipo de problemas posteriores a una conmoción: velocidad de procesamiento, memoria verbal, memoria visual y recordación.

“ImPACT permitió encontrar globalmente los mayores efectos sobre las personas que habían sufrido conmoción”, dijo el Dr. Braithwaite, quien inició la idea de realizar este estudio. “La memoria, la velocidad de procesamiento, ImPACT logró detectar mejor los cambios en comparación con el resto de pruebas computarizadas”.

El Dr. Kontos, coautor del metaanálisis, junto con los Dres. Elbin y Dakan, estuvieron de acuerdo con el Dr. Braithwaite en que su estudio es un importante primer paso. “No se encuentran fácilmente investigaciones bien realizadas y que impliquen a muchas de estas pruebas y la mayor parte de la investigación existente utiliza la prueba ImPACT”, dijo el Dr. Kontos. “Necesitamos más investigación sobre la eficacia de estas otras pruebas para los pacientes de conmoción cerebral relacionada con el deporte”.

Enlaces relacionados:

University of Pittsburgh Medical Center
ImPACT Applications
Humboldt State University