Novedades de la ciencia: La resonancia magnética multidimensional desarrollada por los NIH puede detectar lesiones cerebrales “invisibles”, sugieren estudios

Miércoles, Agosto 24, 2022
El panel superior, etiquetado como "histología", muestra tres secciones del cerebro con áreas marrones que indican astrogliosis. Debajo de una línea verde, el panel inferior, etiquetado como "resonancia magnética multidimensional", muestra las mismas tres secciones del cerebro con áreas de amarillo a rojo que indican astrogliosis. Aparece una barra de escala a la derecha.
Mapas de astrogliosis de resonancia magnética multidimensional creados por aprendizaje automático (panel inferior) en comparación con el análisis histológico (panel superior) del tejido cerebral de miembros del servicio militar con TBI inducida por explosión. La coloración indica áreas de astrogliosis. Nótese la estrecha similitud entre los dos métodos.
Crédito: Dan Benjamini, NIH

Un método de imágenes por resonancia magnética (MRI) multidimensional desarrollado en los Institutos Nacionales de la Salud puede detectar la astrogliosis, una respuesta neuroinflamatoria que ocurre en una lesión cerebral traumática (TBI) y muchas otras afecciones neurológicas, sugiere un nuevo estudio. Los investigadores habían establecido previamente que la estrategia de MRI multidimensional puede identificar una lesión axonal difusa, una lesión cerebral microscópica que, como la astrogliosis, no puede detectarse mediante métodos radiológicos convencionales.

Los dos estudios, realizados con tejido cerebral humano post mortem, ilustran el potencial del uso de resonancias magnéticas multidimensionales en humanos vivos para identificar biomarcadores de enfermedades y trastornos que antes se consideraban radiológicamente invisibles.

El método de MRI multidimensional se desarrolló en el laboratorio de Peter Basser, Ph.D., en el Instituto Nacional de Salud Infantil y Desarrollo Humano (NICHD) Eunice Kennedy Shriver de los NIH. Los estudios, publicados en Brain, se realizaron a través de una colaboración entre los NIH, el Centro de Neurociencia y Medicina Regenerativa (CNRM) en el contenido de Inglés y la Fundación Henry M. Jackson para el Avance de la Medicina Militar. Fueron liderados por Dan Benjamini, Ph.D., exbecario postdoctoral del NICHD en el laboratorio del Dr. Basser y científico del personal del CNRM, que ahora es investigador titular en el Instituto Nacional sobre el Envejecimiento de los NIH.

Antecedentes

Los métodos de MRI convencionales carecen de la sensibilidad para detectar lesiones cerebrales microscópicas, como lesiones axonales y astrogliosis. La lesión axonal difusa es un tipo de TBI que implica el desgarro de las fibras de materia blanca del cerebro cuando el cerebro se desplaza y gira dentro del cráneo. La astrogliosis es un aumento anormal en la cantidad y el tamaño de los astrocitos reactivos que puede ocurrir en TBI, enfermedades y trastornos neurodegenerativos como la epilepsia y la esclerosis múltiple, enfermedades relacionadas con el envejecimiento como la enfermedad de Alzheimer, y otras afecciones neurológicas.

Los métodos de MRI que pueden detectar tales cambios microscópicos tendrían aplicaciones clínicas y de investigación potenciales, incluida la facilitación del diagnóstico de TBI, un importante problema de salud pública mundial.

Resultados

Para identificar los biomarcadores de MRI para la astrogliosis, los investigadores compararon muestras de tejido cerebral post mórtem de siete miembros del servicio militar que sufrieron una TBI por exposición a explosiones, lo que resulta en astrogliosis, y de siete personas que no la sufrieron. Los investigadores encontraron que la astrogliosis induce cambios microscópicos en el tejido cerebral que dan como resultado un patrón de MRI multidimensional distinto. Luego desarrollaron un enfoque para comparar áreas con y sin astrogliosis en el mismo cerebro, lo que les permitió mapear específicamente áreas de astrogliosis. Sus resultados de resonancia magnética se correlacionaron bien con los hallazgos de las imágenes histológicas, el estándar de oro actual para detectar astrogliosis en muestras de tejido.

Su trabajo anterior para identificar biomarcadores de MRI de lesión axonal difusa en muestras de tejido cerebral humano siguió un enfoque similar. Curiosamente, encontraron que la astrogliosis y la lesión axonal tienen efectos opuestos en ciertos parámetros de sus espectros de MRI, lo que sugiere que la MRI multidimensional podría usarse para detectar ambas condiciones en el mismo cerebro.

Importancia

Si se adapta con éxito para su uso en humanos vivos, esta estrategia de MRI multidimensional podría aplicarse al diagnóstico y la terapia personalizados de TBI y otras afecciones neurológicas. También serviría como una herramienta útil para los estudios de neuroimagen de lesión cerebral, enfermedad, reparación y envejecimiento.

Además, el método se puede utilizar para identificar otros biomarcadores cuantitativos de MRI de lesión o daño tisular. “En el pasado, encontrar posibles biomarcadores de resonancia magnética era una expedición de pesca”, dice el Dr. Basser del NICHD. “Ahora al menos estamos pescando con sonar”.

Próximos pasos

Los científicos ahora están trabajando para adaptar su método de MRI multidimensional para detectar astrogliosis y otras enfermedades y trastornos neurológicos en las personas. En el futuro, pretenden realizar un pequeño estudio clínico para validar el método.

Referencias

Benjamini D et al. Mapping astrogliosis in the individual human brain using multidimensional MRI en el contenido de Inglés Notificacion de salida. Brain DOI: 10.1093/brain/awac298 (2022)

Benjamini D et al. Diffuse axonal injury has a characteristic multidimensional MRI signature in the human brain en el contenido de Inglés Notificacion de salida. Brain DOI: 10.1093/brain/awaa447 (2021)

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