Métodos de Estudio del Sistema Nervioso

Anatómico

Instrumental(Conducta)

Funcional

•Normal

•Lesional

•Degenerativo

•Químicos

•Inactivación transitoria

•Postmortem

•In vivo

•Sensoriales

•Motores

•Electromagnéticos

•Metabólicos

Métodos Anatómicos

Lesiones:

•Transeción

•Ablación

•Extirpación

Degeneración

•Retrógrada

•Anterógrada

Métodos:

•Electrolisis

•Estereotaxis

•Radiofrecuencia

Métodos Anatómicos

Postmortem

Fijación, endurecimiento, disección y tinción

Tinciones:

NisslCuerpos celulares

WeigertFibras Nerviosas

Plata reducidaSomas y conexiones

Macroscópico

Asimetrías, anomalías y lesiones focales

Microscópico•Normal•Degeneración: anterógrada(Marchi,Nauta) retrógrada(Nissl).•Lesión: Crónicas vs. Agudas, transección(cerebro o encéfalo aislados), ablación (apiración subpial, profunda (electrolítica o radiofrecuencia) reversibles (frío o sales)•Químicos: In vivo Vs In vitro•Inactivación Transitoria: Estimulación eléctrica y Anestesia selectiva

Métodos AnatómicosTomografía Axial Computarizada

Resonancia Magnética Nuclear

Métodos Instrumentales

•Condicionamiento, Habituación y Aprendizaje

•Sensoriales: Campos visuales separados, Audición dicótica y palpación diháptica

•Motores: Interferencias (tappping)

Métodos Funcionales

Electromagnéticos

•Electroencefalograma

•Potenciales Relacionados a Eventos

•Encefalomagnetografía

Metabólicos

•Tomografía por Emisión de Positrones

•Tomografía por Emisión de Fotones simples

•Resonancia Magnética Funcional

•Flujo Sanguíneo Cerebral funcional

Historia de la Neuroanatomía.

El avance tecnológico de los últimos años sin duda ha favorecido al conocimiento neuroanatómico y funcional. Las técnicas actuales de neuroimagen nos permiten localizar zonas activas con una presición y detalle asombrosos, no obstante, las funciones complejas generalmente involucran actividad de diversas zonas y por tanto los esfuerzos actuales ce centran en conocer la localización y la secuencia de la activación durante una actividad compleja.

PET

FMRI

EEG

CT (or CAT) scan

• Computerized axial tomography

• Series of x-rays• Structure not function

– But can measure blood flow

• Creates 3-d image

TAC Corte Axial

TAC Corte Axial

EEG• Measures electrical

activity

Fz F4 F8

T4C4CzC3T3

T6P4PzP3

T5

O1 O2

F3F7

Fp2Fp1

Fz

C3

T3

Pz

P3

T5O1

F3

F7

Fp1

Cz

A1 A2

Técnicas Instrumentales para la Exploración del SNC

• Miden o valoran un aspecto o característica del cerebro y su relación con el comportamiento

Traducen información recibida en una imagen visual o en una información numérica.– Técnicas electrofisiológicas: EEG, Potenciales evocados– Técnicas conductuales neuropsicológicas: Taquistoscopia,

escucha dicótica, palpación diáptica e inferencia motriz– Técnicas de imagen cerebral estructurales: TAC, RM– Técnicas de imagen cerebral funcional: SPECT, PET, RMF

Técnicas Instrumentales para la Exploración del SNC

• Técnicas de exploración:

-Funcionales: EEG-Potenciales Evocados, MEG, PET,

SPECT, Resonancia funcional, Espectroscopia

¿Estimulación eléctrica intraoperatoria?

-Estructurales: TAC, Resonancia Magnética Nuclear

Técnicas Instrumentales para la Exploración del SNC

• Técnicas de exploración:

EEG: buena resolución temporal, mala resolución espacial

PET, SPECT, RMN: buena resolución espacial mala resolución temporal

MEG: buena resolución temporal, buena resolución espacial dependiendo de las características del registro

Técnicas Instrumentales para la Exploración del SNC

• Técnicas de exploración:

-Medida directa de la actividad neuronal:

EEG, Potenciales evocados, MEG, técnicas intraoperatorias

-Medida indirecta de la actividad neuronal:

RMNf, SPECT, PET

What is Cognitive Neuroscience?Electroencefalografía

Electroencefalograma (1)

• Berger, relaciona el EEG con determinadas funciones psíquicas

Registra cambios de voltaje entre dos electrodos colocados en el cuero cabelludo

Potenciales eléctricos reflejan cambios de potencial de las membranas celulares

Electroencefalograma (2)

Cuatro bandas de frecuencia básicas Ritmo alfa, 8-13 Hz, estado de relajación o vigilia,

regiones posteriores Ritmo beta, 13-30 Hz, región frontal y central del

encéfalo Ritmo theta, 4-8 Hz, regiones temporales, refleja

alteración funcional. Ritmo delta, <4 Hz, indica afectación cerebral

Electroencefalograma Normal

Cartografía del EEG Anterior

Normal Seizure

Potenciales Evocados

• Expresión gráfica de la actividad sucesiva de las poblaciones neuronales involucradas en una actividad cognitiva

Potenciales Evocados (ERPs))

Promediado de la señal

Onda P300 Tras Estímulo Auditivo

293 msrespuesta P300

0 ms:estímulo auditivo

178 ms:respuesta motriz

EEG : Cz-Rf

EMG: Dedo medio derecho

Potenciales Evocados-Onda P300

Refleja de alguna forma la complejidad del

procesamiento de la información

Onda P300 retrasada en enfermedad de Alzheimer, síndrome de Down, depresión,

esquizofrenia, en el envejecimiento, etc.

MAGNETOENCEFALOGRAFIA (MEG)

Localización de la actividad intercrítica en la RM

MEG: Representación del Dedo Índice Derecho

LOCALIZACION DEL LENGUAJELOCALIZACION DEL LENGUAJE

Asimetría Hemisférica Area de Wernicke

Magnetoencefalografía

Representacion de la secuencia temporal de activacion cortical durante una tarea linguistica

Las cifras corresponden a ms tras la tarea

Tomografía Axial Computerizada (TAC)

• Medida de la atenuación de los fotones de rayos X que atraviesan el cerebro

Visualiza regiones anatómicas

Resonancia Magnética (RM)

• Creación de un campo magnético y se recoge la actividad de los núcleos de hidrógeno.

Detecta la energía liberada por los núcleos de hidrógenos cuando el orden y el movimiento son interrumpidos por impulsos de radiofrecuencia

Resonancia Magnética (RM)

Resonancia Magnética (RM)

Centro de Magnetoencefalografía “Dr. Pérez Modrego”

Otras Técnicas

• Resonancia magnética funcional (RMF)

– Correlación funcional con determinadas áreas anatómicas– Medida del flujo sanguíneo

Glioblastoma multiformeGlioblastoma multiforme

Posner & Raichle, Images of Mind

What is Cognitive Neuroscience?

METODO COMUN

Lenguaje

Linera et al, Rev Neurol, 2002

Tomografía Computerizada por Emisión de Foton Único

(SPECT)

• Detección de la radiación gamma generada a partir de sustancias emisoras de fotones

Estudio del flujo sanguíneo cerebral y de receptores

BASAL ACTIVADO

ACTIVACIÓN DEL LENGUAJE MEDIANTE SPECT

(Dominguez y col, Rev Neurol, 2000)

Tomografía por Emisión de Positrones (PET)

• Estudio de la función cerebral– Técnicas de medida de flujo sanguíneo, medida del

metabolismo de glucosa, de oxígeno,...– Inyección de un compuesto biológicamente activo con

un elemento emisor de positrones, detección de los rayos gamma emitidos por los positrones al chocar con electrones del cerebro

– El metabolismo regional se mide con 18-Fluor- Deoxi-Glucosa (FDG)

PET en la Enfermedad de Alzheimer

Un hallazgo frecuente es la reducción de la actividad metabólica (FDG) en las regiones parietales (tonos azulados), con conservación de la actividad en la corteza sensorio-motriz y occipital(tonos blanco y rojo)

Posner and Raichle, 1988

What is Cognitive Neuroscience?PET

ESTRATEGIAS DE MEMORIA VERBAL Y PET

(Savage et al, Brain, 2001)

Posner & Raichle, Images of Mind

What is Cognitive Neuroscience?

ESTIMULACION ELECTRICA INTRAOPERATORIA

Las técnicas de Neuroimagen son una herramienta muy útil para :

Entender las relaciones entre diferentes regiones cerebrales que participan para una función

Localizar las areas cerebrales afectadas en la disfunciones neuropsicológicas y

Para desarrollar nuevas estrategias de tratamiento.

Podemos distinguir técnicas estructurales y funcionales.

Estructurales: TAC, MRI

Funcionales: fMRI, PET, EEG (ERP)

Mujer de 35 años. Se presenta porque ha experimentado dificultad para encontrar palabras.

La examinación neurológica y física es totalmente normal a excepción de algunas parafasias en dos ocasiones en la hora que duró la entrevista.

Se observa un incremento de volumen en el lóbulo temporal izquierdo rodeado de un edema perifocal.

Hombre de 43 años se presenta por ataques que le impiden caminar y realizar movimientos simples. Seis meses después presenta crisis epilépticas generalizadas.

El paciente se queja de dolor de cabeza difuso y de algunas dificultades en encontrar palabras.

El examen neuropsicológico y neurológico no reveló ningún déficit motor, sensorial o cognitivo, ni tampoco trastornos del habla.

MRI: se observa un Tumor de 2.5cm de diameter en la región parietal izquierda. El tumor estaba adherido a la duramadre sin afectar la fisura longitudinal pero comprmiendo al cerebro.

El angiograma muestra que el tumor se alimenta de una porción parietal de la arteria cerebral media.

Hombre de 19 años de edad con severas crisis epilépticas. El examen neurológico no muestra grandes alteraciones.

MRI: Muestra un tumor en la región anterior del lóbulo frontal derecho, asociado a un edema de la sustancia blanca.

PATOLOGÍA CRÓNICA DE LA MEMORIAEnfermedad de Alzheimer

PATOLOGÍA DE LA MEMORIA Encefalitis Herpética - RM

MRI

PET

Ventajas: Proporciona una imagen de la actividad del cerebro

Desventajas:

Muy costoso

Emplea material radioactivo.

PET scanradioactive substance

injected (e.g., glucose)– Decays, emits a

neutron and positron that make gamma rays

• localization of function

• Expensive, use of radioactive materials

MRI• magnet aligns protons in hydrogen

atoms

• protons are hit with radio waves & they flip

• As they return to original orientation, they emit a brief radio signal

• MRI obtains signals to form an image with the assistance of a computer.

• See structure not function

fMRI

fMRI• Function

• what part of the brain is activated when we think, feel, listen, conduct certain task etc?

• Neuronal activity causes increase in cerebral blood flow

alcohol-dependentalcohol-dependentNormal control