La neuroimatge o la imatge cerebral és l'ús de diverses tècniques per a generar imatges directes o indirectes de l'estructura, la funció o la farmacologia del sistema nerviós. És una disciplina relativament nova en medicina, neurociència i psicologia. Els metges especialitzats en el rendiment i la interpretació de la neuroimatge en entorn clínic són els neuroradiòlegs.
La neuroimatge es divideix en dues grans categories:
Imatge estructural, que cerca l'estructura del sistema nerviós i el diagnòstic de malalties intracranials grosses (a gran escala, com els tumors) i de lesions. Imatge funcional, que s'utilitza per diagnosticar malalties metabòliques i lesions a una escala més fina (com la malaltia d'Alzheimer), per a la investigació en neuropsicologia i psicologia cognitiva, i per a la creació d'interfícies cervell-ordinador.
La imatge funcional permet, per exemple, visualitzar directament el processament d'informació per àrees cerebrals. Aquest processament fa que la zona cerebral implicada augmenti el metabolisme i s'il·lumini a l'escànner. Un dels usos més controvertits de la neuroimatge ha estat investigar la "identificació del pensament" o la lectura mental.
Història El primer capítol de la història de la neuroimatge es remunta al neurocientífic italià Angelo Mosso, que va inventar el «balanç de circulació humana», que podia mesurar de manera no invasiva la redistribució de la sang durant l'activitat emocional i intel·lectual. No obstant això, tot i que es va mencionar breument per William James el 1890, els detalls i el funcionament precís d'aquest balanç i els experiments que Mosso va realitzar amb ell s'han mantingut en gran part desconeguts fins al descobriment recent de l'instrument original, així com els informes de Mosso, per part d'Stefano Sandrone i els seus col·legues.
El 1918 el neurocirurgià americà Walter Dandy va introduir la tècnica de la ventriculografia. Les imatges de raigs X del sistema ventricular de dins del cervell es van obtenir mitjançant la injecció d'aire filtrat directament a un o als dos ventricles laterals del cervell. Dandy també va observar que l'aire introduït a l'espai subaracnoidal mitjançant la punció espinal lumbar podia entrar als ventricles cerebrals i mostrar els compartiments del líquid cefalorraquidi al voltant de la base del cervell i sobre la seva superfície. Aquesta tècnica es va anomenar pneumoencefalografia.
El 1927, Egas Moniz va introduir l'angiografia cerebral, amb la qual es podien visualitzar amb gran precisió els vasos sanguinis normals i anormals de dins i al voltant del cervell.
A principis dels anys 70, Allan McLeod Cormack i Godfrey Newbold Hounsfield van introduir la tomografia axial computada (ecaneig TAC o TC), i es van obtenir imatges anatòmiques cada cop més detallades del cervell, amb finalitats de diagnòstic i investigació. Cormack i Hounsfield van guanyar el Premi Nobel de Fisiologia o Medicina del 1979 pel seu treball. Poc després de la introducció de la TAC a principis dels anys vuitanta, el desenvolupament de radioligands va permetre la tomografia computada per emissió de fotons (SPECT) i la tomografia per emissió de positrons (TEP) del cervell.
Més o menys simultàniament, la imatge per ressonància magnètica (IRM o RM) va ser desenvolupada per investigadors, entre els quals Peter Mansfield i Paul Lauterbur, que van rebre el Premi Nobel de Fisiologia o Medicina el 2003. A principis dels anys vuitanta es va introduir clínicament la RM i durant els anys vuitanta es va produir una autèntica explosió de perfeccionaments tècnics i aplicacions de diagnòstic per RM. Els científics aviat van saber que els grans canvis de flux sanguini mesurats per la TEP també es podien obtenir mitjançant la RM. Així va néixer la ressonància magnètica funcional (IRMf) que, des de la dècada de 1990, va arribar per dominar el camp de mapeig cerebral a causa de la seva baixa invasivitat, falta d'exposició a la radiació i una disponibilitat relativament àmplia.
A partir de principis dels anys 2000, el camp de la neuroimatge ha arribat a una etapa en què les aplicacions pràctiques fins aleshores limitades de la imatge cerebral funcional han esdevingut factibles. L'àrea principal d'aplicació són formes bàsiques d'interfície cervell-ordinador.
Indicacions La neuroimatge va precedida d'un examen neurològic en què un metge ha trobat motius per investigar més profundament un pacient que té o pot tenir un trastorn neurològic.
Un dels problemes neurològics més comuns que pot experimentar una persona és el síncope simple., which cites En casos de síncope simple en què la història del pacient no suggereix altres símptomes neurològics, el diagnòstic inclou un examen neurològic, però no s'indica una imatge neurològica per defecte perquè la probabilitat de trobar una causa en el sistema nerviós central és extremadament baixa i el pacient és poc probable que pugui beneficiar-se del procediment.
La neuroimatge no està indicada per a pacients amb mals de cap estables que se'ls diagnostica de migranya., which cites Els estudis indiquen que la presència de migranya no augmenta el risc d'un malalt per a patir malalties intracranials. Un diagnòstic de migranya sense problemes addicionals, com el papil·ledema, no indicaria la necessitat de neuroimatge. En el curs de realitzar un diagnòstic minuciós, el metge hauria de considerar si el mal de cap pot tenir una causa diferent a la migranya i pot requerir neuroimatge.
Una altra indicació per a la neuroimatge és la cirurgia estereotàctica o la radioteràpia guiades per TC, IRM o TEP per al tractament de tumors intracranials, malformacions arteriovenoses i altres afeccions que es poden tractar quirúrgicament.
Tècniques d'imatge cerebral Tomografia axial computada Article principal: tomografia computada
La tomografia computada (CT) o tomografia axial computada (CAT) utilitza una sèrie de radiografies del cap preses en diverses direccions diferents. Utilitzat normalment per a visualitzar ràpidament lesions cerebrals, l'exploració per TC utilitza un programa informàtic que realitza un càlcul numèric integral (la transformació de Radon inversa) per estimar la quantitat de rajos X que s'absorbeix en un volum reduït del cervell. La informació es presenta normalment com a seccions transversals del cervell. miniatura|Tomografia computaritzada (TC) d'un cap, des de dalt fins a la base del crani Imatge òptica difusa Imatge òptica difusa (IOD) o tomografia òptica difusa (TOD) és una modalitat d'imatge mèdica que utilitza llum infraroja propera per generar imatges del cos. La tècnica mesura l'absorció òptica de l'hemoglobina i depèn de l'espectre d'absorció de l'hemoglobina, que varia segons el seu estat d'oxigenació. La tomografia òptica difusa d'alta densitat (HD-TOD) s'ha comparat directament amb la IRMf mitjançant la resposta a l'estimulació visual en subjectes estudiats amb ambdues tècniques, amb resultats similars. L'HD-TOD també s'ha comparat amb la IRMf en la connectivitat funcional de tasques de llenguatge i estat de repòs.
Senyal òptic relacionat amb esdeveniments El senyal òptic relacionat amb esdeveniments (SORE) és una tècnica d'exploració cerebral que utilitza llum infraroja a través de fibres òptiques per mesurar els canvis en les propietats òptiques de les zones actives de l'escorça cerebral. Mentre que tècniques com laimatge òptica difusa (TOD) i l'espectroscòpia d'infrarojos propers (NIRS) mesuren l'absorció òptica d'hemoglobina i, per tant, es basen en el flux sanguini, el SORE aprofita les propietats de dispersió de les neurones mateixes i proporciona, per tant, una mesura molt més directa de l'activitat cel·lular. El SORE pot identificar l'activitat cerebral en mil·límetres (a nivell espacial) i mil·lisegons (a nivell temporal). El seu inconvenient més gran és la incapacitat de detectar activitat a més d'uns pocs centímetres de profunditat. El SORE és una nova tècnica relativament barata i no invasiva per al subjecte avaluat. Es va desenvolupar a la Universitat d'Illinois a Urbana-Champaign, on ara s'utilitza al laboratori de neuroimatge cognitiva del doctor Gabriele Gratton i la doctora Monica Fabiani. miniatura|Tall sagital per IRM a la línia mitjana. Imatges per ressonància magnètica Article principal: imatge per ressonància magnètica
La ressonància magnètica (IRM) utilitza camps magnètics i ones de ràdio per produir imatges bidimensionals o tridimensionals d'alta qualitat d'estructures cerebrals sense l'ús de radiació ionitzant (raigs X) o traçadors radioactius.
Imatge per ressonància magnètica funcional marc| Tall axial per IRM a nivell dels ganglis basals, que mostra canvis de senyal BOLDsuperposats en tons vermells (augment) i blaus (disminució). |enllaç=Special:FilePath/FMRIscan.jpg La imatge per ressonància magnètica funcional (IRMf) es basa en les propietats paramagnètiques de l'hemoglobina oxigenada i desoxigenada per veure imatges del canvi de flux sanguini al cervell associat a l'activitat neuronal. Això permet generar imatges que reflecteixen quines estructures cerebrals s'activen (i com) durant la realització de diferents tasques o en estat de repòs. Segons la hipòtesi d'oxigenació, els canvis en l'ús d'oxigen en el flux sanguini cerebral regional durant una activitat cognitiva o conductual es poden associar a les neurones relacionades directament amb les tasques cognitives o conductuals que es duen a terme.
La majoria dels escàners d'IRMf permeten presentar als subjectes diferents imatges, sons i estímuls tàctils i realitzar diferents accions com ara prémer un botó o moure un joystick. En conseqüència, la IRMf es pot utilitzar per revelar estructures i processos cerebrals associats a la percepció, el pensament i l'acció. La resolució de la IRMf és actualment d'uns 2-3 mil·límetres, limitada per la propagació espacial de la resposta hemodinàmica a l'activitat neuronal. Ha substituït en gran manera la TEP per a l'estudi dels patrons d'activació cerebral. lA TEP, però, conserva l'avantatge significatiu de poder identificar receptors (o transportadors) específics del cervell associats a determinats neurotransmissors mitjançant la seva capacitat d'obtenir imatges dels “lligands” del receptor radiomarcat (NOTA: els lligands receptors són qualsevol producte químic que s'adhereix als receptors).
A més de la investigació en subjectes sans, la IRMf s'utilitza cada vegada més per al diagnòstic mèdic de malalties. Com que la IRMf és molt sensible a l'ús d'oxigen en el flux sanguini, és extremadament sensible tant als canvis precoços del cervell derivats d'isquèmia (flux sanguini anormalment baix), com els canvis posteriors a un ictus. El diagnòstic precoç de certs tipus d'ictus és cada vegada més important en neurologia, ja que les substàncies que dissolen coàguls de sang poden utilitzar-se en les primeres hores posteriors a l'ictus, però després esdevenen perilloses. Els canvis cerebrals observats en la IRMf poden ajudar a prendre la decisió de tractar o no amb aquests agents. Amb una precisió entre el 72% i el 90%, quan a l'atzar seria del 0,8%, les tècniques d'IRMf poden decidir quin conjunt d'imatges conegudes està veient un subjecte.
Magnetoencefalografia Articles principals: magnetoencefalografia i electroencefalograma