¿Se puede confiar en la resonancia magnética? La respuesta no es tan sencilla.

La primera imagen producida por una resonancia magnética en humanos fue adquirida hace 40 años. El escáner - construido a mano por el Dr. Raymond Damadian con la ayuda de sus dos becarios postdoctorales - se tardó alrededor de cinco horas para poder tomar una captura del pecho humano, y el Dr.  Damadian eventualmente fue premiado con la Medalla Nacional de Tecnología por sus logos.

Hemos recorrido un largo camino desde entonces, con la resonancia magnética ahora permitiéndonos tomar imágenes de alta resolución, algunas a escalas de décimas de milímetro.  Estos notables avances tecnológicos nos permiten investigar el tamaño, la forma y la actividad de regiones específicas del cerebro.

¿Por qué son importantes los escaneos de resonancia magnética?  Varios investigadores piensan que las diferencias estructurales del cerebro pueden proveer pistas de las razones por las que ciertas enfermedades psiquiátricas se desarrollan.  Por ejemplo, hay claras asociaciones entre la estructura cerebral y la esquizofrenia, un hallazgo que ha sido reproducido por muchos gruposde investigadores diferentes.  A pesar del potencial extraordinario de la resonancia magnética, un artículo de reseña hecho por importantes neurocientíficos del Instituto Lieber para el Desarrollo del Cerebro en Baltimore (Maryland, EEUU) cuestiona la validez de la resonancia magnética como técnica para la investigación psiquiátrica.

Lo primero que debemos entender son los dos tipos de resonancias magnéticas usadas en la investigación neurocientífica.

Una resonancia magnética estructural es usada para tomar una «fotografía» del cerebro con una resolución bastante alta, y se realiza midiendo las propiedades magnéticas de diferentes regiones del cerebro para luego crear una imagen de esa información.  Los investigadores pueden ver por separado la materia gris (que tiende a tener más cuerpos celulares) y la materia blanca (que mayormente contiene axones, que funcionan como conexiones entre diferentes partes del cerebro). Además de esto, pueden observar el tamaño y la forma de las varias regiones cerebrales que cumplen diferentes funciones (por ejemplo, el tamaño del hipocampo, que está involucrado en la memoria y tiende a ser más pequeño en los pacientes con enfermedad de Alzheimer).

La resonancia magnética funcional es una manera de medir la actividad en el cerebro, que puede ser inferida por la cantidad de oxigeno que hay en la sangre cerca de alguna región en particular del cerebro. Cuando las neuronas en el cerebro están activas, hay un aumento en el requerimiento de oxígeno, el cual puede ser medido por el equipo de resonancia magnética. Entonces se puede deducir que cierta parte del cerebro está «en uso» en un momento en particular. Por ejemplo, se sabe que la amígdala está siempre activa cuando uno siente miedo. Los investigadores les pueden dar una tarea específica durante el escaneo a sus participantes de estudio (por ejemplo, una prueba de memoria, para poder ver que partes del cerebro están activas al almacenar nuevas memorias), o pueden hacer un escaneo en estado de reposo, donde los participantes se encuentran en el escáner sin ninguna tarea para ver cómo es que se ve el cerebro en su estado «natural» o «predeterminado».

¿Por qué es útil esto? Un tipo de investigación común suele tomar a los pacientes con enfermedades psiquiátricas y comparar la estructura y función de sus cerebros con aquellos de individuos sanos.  Las diferencias encontradas por la resonancia magnética pueden darnos algunas pistas sobre los mecanismos detrás de las enfermedades (por ejemplo, una diferencia estructural podría explicar los síntomas) o identificar marcadores biológicos (biomarcadores) que guíen el tratamiento del paciente e indiquen un pronóstico.

Ahora que tenemos la información básica sobre cómo se investiga con la resonancia magnética, hemos de examinar las criticas propuestas por un artículo reciente.

"...los sonidos producidos durante una resonancia magnética pueden ser tan fuertes como una sierra eléctrica, desconcertantes hasta para los participantes más saludables."

Un potencial problema es que lo que vemos en una imagen de resonancia magnética es una panorámica lejana del cerebro. Un vóxel (también conocido como un pixel tridimensional) contiene un millón de neuronas. Concluir algo sobre las neuronas dentro de un vóxel es una simplificación burda, pues podemos asumir que habrá bastante variabilidad en ese «pequeño» espacio. Por lo tanto, cuando se extraen conclusiones funcionales específicas de los estudios de resonancia magnética, debemos tener cuidado con el significado de esas conclusiones. Es importante saber que los tecnólogos de la resonancia magnética están tratando de construir equipos de escaneos de alta resolución que ayudarían a combatir este problema.

En segundo lugar, los autores argumentan que las diferencias en el cerebro entre un paciente con una enfermedad psiquiátrica y un individuo sano en realidad podrían ser a causa de factores correlacionales.  Por ejemplo, los individuos con altos niveles de ansiedad podrían también tener hipertensión, lo cual podría afectar el metabolismo del cerebro.  Es por esto que no podemos inmediatamente declarar que una diferencia cerebral entre dos grupos de pacientes es debido a la enfermedad psiquiátrica, pues podría deberse a otro factor correlacional subyacente. Estudios que controlan estos factores adicionales están justificados, aunque esto sea difícil de lograr dadas las altas tasas de otras afecciones presentes en pacientes con enfermedades psiquiátricas. No cabe duda que estas críticas de los factores correlacionales en las enfermedades psiquiátricas pueden ser aplicadas hacia otros tipos de investigaciones biomédicas y no están limitadas a la resonancia magnética.

Otra consideración importante a tener en cuenta al evaluar las investigaciones psiquiátricas usando la resonancia magnética es la de los movimientos de la cabeza. Varios estudios han investigado como el mover la cabeza durante una resonancia magnética puede cambiar los resultados. Se puede considerar al escáner como una cámara que toma fotos de algún objeto. Si tratamos de tomar una foto de un auto en movimiento con una cámara fotográfica, es posible que la imagen salga borrosa. Lo mismo pasa cuando alguien se mueve dentro del escáner de resonancia magnética: si la persona se mueve durante el escaneo, su imagen final puede distorsionarse y salir borrosa. Es más, puesto que el escaneo solo produce una imagen por segundo, el más leve movimiento puede ser un problema. No es difícil imaginar que alguien con una enfermedad mental que causa irritabilidad o hiperactividad (por ejemplo, un niño con trastorno por déficit de atención e hiperactividad) tienda a menearse en el escáner. Si los niveles de movimientos de la cabeza son más altos en ciertos grupos de pacientes, esto podría complicar las cosas al tratar de determinar las diferencias cerebrales entre los pacientes y los controles del estudio. Varios grupos de investigadores están activamente tratando de reducir el efecto del movimiento en los resultados de las resonancias magnéticas, pero esto aún sigue siendo un gran obstáculo en este campo de investigación.

"Mientras un individuo sano puede ser capaz de relajarse y distraerse, uno con una condición psiquiátrica puede sentir pánico, soledad, o por qué no, la necesidad de moverse."

Además, los pacientes con enfermedades psiquiátricas pueden tener experiencias personales totalmente distintas mientras están dentro del aparato de resonancia magnética, en comparación con los controles experimentales. Por ejemplo, en los estudios de resonancia magnética funcional en estado de reposo (anteriormente descritos), a los participantes se les dirige a que se acuesten y se «relajen» dentro del escáner, sin ningún tipo de señal visual o auditiva presente. Mientras un individuo sano puede ser capaz de relajarse y distraerse, uno con una condición psiquiátrica puede sentir pánico, soledad, o por qué no, la necesidad de moverse. Además de esto, los sonidos producidos durante una resonancia magnética pueden ser tan fuertes como una sierra eléctrica, desconcertantes hasta para los participantes más saludables. Esto no solo puede afectar el movimiento de la cabeza, sino también el rendimiento cognitivo. Estos factores adicionales hacen que sea difícil comparar las actividades cerebrales entre grupos de pacientes, cuando la experiencia de estar en el escáner de resonancia magnética puede ser tan fundamentalmente diferente entre los grupos de pacientes y los controles experimentales.

Finalmente, debido a que la cantidad de vóxeles (o puntos de datos) en un escaneo es enorme, el análisis estadístico de las imágenes de resonancia magnética es extremadamente difícil. De hecho, un estudio reciente reveló que el software que usualmente se usa para sacar conclusiones estadísticas de resonancias magnéticas funcionales produce muchas falsas alarmas o conclusiones erróneas, lo que pone en duda a miles de artículos publicados usando la resonancia magnética funcional.

Estos solo son algunos de los problemas que pueden existir en una investigación del cerebro usando la resonancia magnética. No invalidan todas las investigaciones que se han realizado en el pasado, pero tienen algunas consecuencias importantes yendo hacia adelante. Los expertos en las investigaciones de resonancia magnética y su metodología deben tener en cuenta esto al diseñar sus estudios y analizar los datos.

Como reflexión final sobre el futuro de la investigación usando la resonancia magnética: Una de las direcciones más emocionantes que puede tomar el campo es el uso de la resonancia magnética en la psiquiatría de forma predictiva. Por ejemplo, los estudios que puedan detectar biomarcadores (es decir, indicadores medibles de la presencia de un estado patológico) cerebrales antes que aparezcan los síntomas de la enfermedad tendrían importantes implicaciones clínicas que cambiarían el mundo de la psiquiatría. Un ejemplo es la habilidad de medir cambios estructurales en el cerebro antes de que surjan los primeros síntomas de la enfermedad de Alzheimer. Incluso si estos biomarcadores revelados con la resonancia magnética no nos permiten hacer inferencias directas a la escala microscópica del cerebro, aún podrían ser valiosos. Si estos biomarcadores pueden predecir con éxito quién tiene un alto riesgo de padecer alguna enfermedad psiquiátrica, podemos iniciar intervenciones tempranas y preventivas para potencialmente contrarrestar algunos de los efectos de la enfermedad por venir. predictive power of MRI in psychiatry. For instance, studies that can detect brain-related biomarkers (i.e., measurable indicators of the presence of a disease state) before the onset of the disease itself have powerful clinical implications that can make a major difference in the world of psychiatry. One example is the ability to measure changes in the structure of the brain before the onset of Alzheimer’s disease. Even if these MRI-related biomarkers do not allow us to draw direct inferences on the microscopic scale of the brain, they may still be meaningful. If these biomarkers are able to successfully predict who is at high-risk for any given psychiatric disease, we can introduce preventative and early intervention techniques to potentially offset some of the effects of the impending disease.

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Escrito por Rachel Jonas
Imagen por Jooyeun Lee
Traducido por Fernanda Lomeli

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Referencias 

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Rachel Jonas

Rachel recibió su licenciatura en Neurociencia del Comportamiento de la Universidad de Lehigh, con una subespecialización en psicología.  Trabajó como una asistente de investigación por dos años en la Universidad de Rutgers, estudiando los trastornos del control de impulso en pacientes con la enfermedad de Parkinson. Obtuvo su doctorado en Neurociencia de UCLA, donde estudia las relaciones entre el comportamiento y el cerebro en individuos con alto riesgo de padecer trastornos psiquiátricos.  Ella usa técnicas comportamentales, neuroimagenológicas y genéticas para investigar como los endofenotipos subyacentes pueden señalar el desarrollo de enfermedades psiquiátricas.

2 comentarios en «Can We Trust MRI Research? It’s Complicated.»

  • marzo 29, 2017 en 9:54 am
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    I will add that all variables that were mentioned in the article which pose as problems are controlled for before actually analyzing any of the data and making predictions. Although motion is still a problem, solutions such as this (http://caseforge.co/) super nerdy (and comfortable!) head restraints are being made available to reduce head motion.

  • marzo 30, 2017 en 11:20 am
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    Cool post! I’m planning to include it as required reading for an undergrad course I’m teaching (Research Methods in Cognitive Science).

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