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¿Cuáles son las técnicas de investigación utilizadas en neuropsicología?

La neuropsicología es una de las áreas de conocimiento que estudia la relación entre el cerebro y las funciones que dependen de éste. Por su objeto de estudio, la neuropsicología es considerada una de las disciplinas de la neurociencia, pero, a diferencia de la psicobiología, que suele emplear en su método modelos animales, la neuropsicología estudia específicamente funciones cerebrales humanas en sujetos humanos.

A partir de estos antecedentes, la neuropsicología ha ido encontrando la manera de conocer los mecanismos cerebrales de nuestras funciones cognitivas, conductuales y emocionales. Los resultados de la neurocirugía, la estimulación cerebral, los daños cerebrales traumáticos y sus consecuencias funcionales, la neuroimagen y otras técnicas aplicadas a la investigación, han permitido conformar un mapa cerebral de las funciones neuropsicológicas, e incluso de la distribución anatómica de la neuropatología de algunos trastornos de la función cerebral. De este modo, además de la neurobiología del lenguaje, en la actualidad pueden identificarse algunos otros mecanismos y circuitos cerebrales funcionales.

Índice

1. Registro de la actividad eléctrica cerebral.
1.1 El Electroencefalograma
1.2 Los Potenciales Evocados
1.3 El Magnetoencefalograma


2. Técnicas Estructurales de Registro
2.1 Imagen por Resonancia Magnética
2.2 Tomografía Axial Computarizada


3. Técnicas Funcionales
3.1 Tomografía por Emisión de Positrones
3.2 Tomografía por Emisión de Fotón Único
3.3 Resonancia Magnética Funcional


4. Técnicas de Estimulación Cerebral
4.1 Estimulación Mágnetica Transcraneal


5. La Neuroimagen multimodal


1. REGISTRO DE LA ACTIVIDAD ELÉCTRICA CEREBRAL

Existen tres importantes procedimientos de registro de la actividad eléctrica cerebral: el electroencefalograma (EEG), los potenciales evocados y la magnetoencefalografía.

1.1 El EEG (electroencefalograma): Es una técnica que permite registrar la actividad eléctrica cerebral, mediante electrodos colocados de manera estándar en la superficie del cuero cabelludo. La actividad eléctrica se genera a través del flujo iónico que tiene lugar a través de las membranas de las neuronas de la corteza cerebral. Este flujo iónico puede desencadenar una corriente eléctrica (o potencial de acción) que recorre los axones de las neuronas hasta su parte terminal. En la terminal, el potencial de acción permite la liberación de sustancias químicas mensajeras (llamadas neurotransmisores) al espacio extracelular. Los neurotransmisores liberados por una célula en una sinapsis (o comunicación entre neuronas) pueden iniciar nuevamente cambios eléctricos en aquellas células con las que sinapta. Es los cambios eléctricos, en definitiva, permiten la comunicación neuronal, y pueden detectarse en forma de ondas eléctricas cerebrales mediante el EEG. Esta técnica fue diseñada a principios del siglo XX, y en la actualidad permite, entre otras posibilidades, detectar ondas eléctricas anómalas asociadas con disfunción cerebral, como en el caso de la epilepsia. Además, dado su potencial para mostrar la actividad cerebral en tiempo real, también se emplea en investigación básica.


1.2 Los Potenciales Evocados: Se les conoce como ERPs (Event Related Potential), potenciales evocados o potenciales evento-relacionados. Son registros de la actividad eléctrica cortical. Empero, a diferencia del EEG, la técnica permite registrar ondas cerebrales evocadas o inducidas selectivamente por algún evento o por la aplicación de algún estímulo. De esta manera, la utilización de esta herramienta puede servir para analizar patrones cerebrales asociados a determinadas tareas. Los potenciales evocados tienen una alta resolución temporal, puesto que informan en tiempo real de la actividad eléctrica cortical que se produce durante el procesamiento mismo de la información. Por este motivo son ampliamente utilizados hoy día en el estudio de las funciones cerebrales.

Los ERPs son las actividades eléctricas cerebrales sincronizadas con eventos internos o externos a un sujeto. La hipótesis de base de este método es que los ERPs son la manifestación de procesos psicológicos específicamente puestos en juego para procesar los acontecimientos/eventos que los generan o activan.
Este método consiste en la utilización de una red de electrodos que se coloca sobre el cuero cabelludo. Se sabe que las poblaciones de neuronas crean un campo electrónico que puede registrarse sobre el cuero cabelludo bajo la forma de potenciales eléctricos. Gracias a esto, se pude estudiar, en tiempo real, el procesamiento del lenguaje, por ejemplo.

Los potenciales evocados en neurolingüística: Esta técnica ha permitido, en los experimentos relacionados con el lenguaje humano, obtener resultados muy finos sobre el funcionamiento del cerebro humano en actividades particulares del lenguaje.
En el campo de la psicolingüística, las medidas electrofisiológicas han sido utilizadas para tratar de responder a preguntas específicamente ligadas a la estructura y tratamiento del lenguaje. Los experimentos han buscado procesos lingüísticos específicos y las pruebas o evidencias para demostrar la existencia de niveles hipotéticos de representación lingüística. En esta línea, los ERPs han sido frecuentemente utilizados para evaluar la organización funcional del cerebro para el lenguaje y su procesamiento.
Los ERPs se pueden grabar sin que sea necesario pedirle al sujeto una respuesta específica. Por ejemplo, en condiciones "naturales" (con respecto a otras tareas experimentales) de lectura, los ERPs constituyen una medida continua de la actividad cerebral suscitada después de la presentación de una palabra.
Los ERPs permiten, por lo tanto, discriminar los diferentes procesos que conducen o no lo hacen, a la integración semántica y sintáctica de esa palabra en un contexto particular.
Es importante resaltar que los ERPs no son un simple reflejo de la respuesta motora que está por ejecutarse. Al contrario, es un reflejo/imagen de procesos cognitivos en curso.


1.3 El magnetoencefalograma: Sus principios están fundamentados en la detección de los campos magnéticos cerebrales que se originan principalmente tras la acumulación de potenciales eléctricos de membrana en las células piramidales del neocórtex. Los primeros registros no invasivos mediante esta técnica datan de los años sesenta. Actualmente el magnetoencefalograma presenta múltiples aplicaciones clínicas, diagnósticas y de investigación (Lewine y Orrison, 1995). Al igual que el EEG, la magnetoencefalografía (MEG) se emplea para la evaluación de la epilepsia. Por otra parte, cada vez más se encuentran estudios en los que se ha empleado la MEG para investigar las funciones neuropsicológicas. La memoria (Campo et al., 2005) y el lenguaje (Papanicolaou et al., 1999) son dos de los procesos cognitivos que con mayor detalle han sido estudiados mediante esta técnica.




2. TÉCNICAS ESTRUCTURALES DE REGISTRO:
Son aquellas que permiten visualizar la anatomía del cerebro.


2.1 Imagen por resonancia magnética (NRM): Arroja información sobre estructuras, no sobre funciones y utiliza energía magnética y ondas de radio, para crear cortes del cuerpo humano. Investiga el átomo de hidrógeno (63% del cuerpo), el cual posee un núcleo con un protón simple que posee la propiedad de spin (pequeño campo magnético que produce la NRM)


2.2 Tomografía Axial Computarizada (TAC): Utilizadas en clínica e investigación.



3. TÉCNICAS FUNCIONALES:
Permiten visualizar la actividad cerebral/funciones cerebrales

3.1 Tomografía por emisión de positrones (PET)
Utiliza una sustancia radionuclear que irradia partículas atómicas (positrones), la cual es ingerida, inhalada o inyectada.
La radiación de partículas atómicas es medida por cientos de detectores que rodean al individuo.
La radiación medible de partículas dura sólo un breve tiempo, por lo tanto, deben ser creadas de manera cercana (no pueden almacenarse). Esto requiere equipos especiales de muy alto costo.
Puede haber hasta 15 anillos de detectores en el scanner, permitiendo la tomografía simultánea de múltiples cortes transaxiales.
Por computadora se puede reconstruir la anatomía en forma de cortes, mostrando la ubicación de la mayor concentración de radioisótopos.
El PET (o TEP) se utiliza para estudiar el funcionamiento cerebral; a través de los patrones cerebrales de flujo sanguíneo regional (rCBF).
Cuando el funcionamiento neuronal aumenta, requiere oxígeno adicional y glucosa. Si éstos fueron asociados a un radioisótopo, las mayores concentraciones de los mismos indican las áreas de mayor actividad cerebral.

Limitaciones del PET: Es un proceso invasivo, para poder definir una localización requiere múltiples tomas y por tanto tiempos prolongados de exposición, presenta una resolución relativamente pobre, y generalmente requiere que se combinen múltiples imágenes cerebrales individuales para obtener una señal confiable.


3.2 Tomografía por emisión de fotón único (SPECT) Conocida también como "Tomografía Computarizada por Emisión de Fotones Simple". Utiliza una cámara gamma rotativa única, en lugar del dispositivo detector de destellos. Es menos costoso, pero puede resultar menos sensibles para ciertos tipos de investigación.


3.3 Resonancia magnética funcional (RMf o fRMI): Permite que los scanners de MRI mapeen los cambios en la hemodinamia cerebal, que se corresponden con las operaciones mentales.
Realiza una evaluación dinámica, pero no invasiva.
Las altas velocidades de procesamiento de las computadoras actuales permiten que el equipamento responda a la actividad neuronal.
Genera imágenes de mayor resolución que el PET, con tiempos de exposición breves, y sin inhalación o inyección de radionucleótidos.

Procesos cognitivos tales como la memoria, la atención y el lenguaje, entre otros, están siendo minuciosamente evaluados mediante el empleo de estas técnicas funcionales, especialmente la RMf.


4. TÉCNICAS DE ESTIMULACIÓN CEREBRAL:
La estimulación eléctrica cortical ha ayudado a diseñar un mapa cortical en el que se pueden representar y localizar las diversas funciones cognitivas.


4.1 Estimulación magnética transcraneal (EMT): Permite conocer la distribución anatómica de las funciones cerebrales con una gran resolución espacial y temporal (Hallet, 1996), y además posibilita la activación o la interferencia de estas funciones. Esta técnica podría ayudar a entender de una manera causal la relación entre la neuroanatomía y los procesos cognitivos y emocionales particulares que de ella se derivan (Bartrés-Faz et al., 2000; Calvo y Haggard, 2004; Pascual-Leone y Tormos, 2008). la EMT es una técnica no invasiva que, además de resultar útil en la práctica clínica, puede aportar importante información sobre la neuroanatomía y neurofisiología de las funciones corticales, y sobre los procesos de plasticidad neural asociados al aprendizaje o al daño cerebral (Pascual-Leone et al., 1999; Taylor y Gandevia, 2001; Bastings et al., 2002; Málly y Stone, 2007; Liepert et al., 2008; Málly y Dinya, 2008).


5. LA NEUROIMAGEN MULTIMODAL:
Uno de los avances más novedosos resulta de la combinación de dos o más tipos de imágenes para poder obtener información más precisa y detallada.
Lo más común es el agrupamiento de índices de patrones de actividad en 3D, mediante SPECT, PET, qEEG, ERP o MEG y posterior superposición de esa información imágenes de TC o MRI de alta resolución; esto permite la ubicación del patrón de activación en relación a la anatomía particular del sujeto.

La fMRI es un ejemplo sencillo: Primero permite obtener una imagen de MRI de alta resolución de la anatomía individual en los tres planos, y luego utilizar la fMRI para localizar los patrones de actividad en relación a su ubicación real.




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