Una resonancia casi silenciosa sigue a ratones mientras toman comida

El ruido de una resonancia y las distorsiones provocadas por el movimiento dificultan observar el cerebro de un animal en acción. Un equipo liderado por Yen-Yu Ian Shih, de la Universidad de Carolina del Norte en Chapel Hill, reformuló la adquisición de imágenes por resonancia magnética funcional para afrontar ambos obstáculos. La técnica, llamada SORDINO, se presentó el 9 de septiembre en Nature Neuroscience y se probó en un equipo experimental de 9,4 teslas, unidad que mide la intensidad del campo magnético.

Para localizar de dónde procede cada señal, el aparato introduce pequeñas variaciones del campo magnético a lo largo del espacio. Los cambios bruscos de esas variaciones hacen vibrar las bobinas y generan ruido. SORDINO mantiene su intensidad total prácticamente constante y hace girar su dirección de manera continua y suave, recogiendo datos durante el cambio. El equipo comparó el método con la adquisición convencional, llamada GRE-EPI, y con ZTE, una alternativa que inicia la lectura de la señal casi de inmediato.

Con un micrófono situado a unos tres metros del centro del aparato, el equipo midió cuánto aumentaba cada adquisición el nivel de presión sonora respecto al equipo en espera. En el rango auditivo de los ratones, la diferencia media fue de aproximadamente 0,1 decibelios con SORDINO, 0,9 con ZTE y 13,0 con la técnica convencional, en 1.210 segmentos de grabación por condición. El sistema de refrigeración sigue funcionando: la mejora consiste en eliminar casi por completo el ruido adicional de la adquisición, no en producir silencio absoluto.

Para pasar a la observación de animales despiertos, los investigadores construyeron una pequeña placa que fija la cabeza y actúa también como antena para transmitir y recibir las señales de resonancia. El cuerpo y las patas quedan libres. Tras cinco días de adaptación, 25 ratones fueron examinados durante 30 minutos cada uno, con una imagen tridimensional cada dos segundos y elementos de volumen de 0,4 milímetros de lado. El análisis de las fluctuaciones compartidas entre regiones recuperó patrones conocidos de organización funcional del cerebro.

En un experimento distinto, cuatro ratones aprendieron a extender una pata y agarrar una pequeña porción de alimento presentada cada 20 segundos. Un dispositivo neumático colocaba la comida al alcance del animal dentro del aparato. El análisis reunió 24 sesiones, con entre 75 y 100 movimientos de agarre por sesión, y comparó las señales durante y después de la acción con los segundos anteriores a la presentación. La cabeza permanecía fija durante la tarea.

Los mapas mostraron un aumento inicial de la señal en la corteza motora del lado opuesto a la pata utilizada y una reducción simultánea en el área retrosplenial, situada en la porción posterior y medial de la corteza. En los segundos siguientes aparecieron aumentos en regiones sensoriales y motoras de ambos hemisferios, en el tálamo y en el cerebelo, antes de volver a la línea de base. La resonancia sigue cambios en la sangre y la oxigenación asociados a la actividad neuronal; por tanto, esa secuencia de imágenes no es una película de impulsos eléctricos pasando de una célula a otra.

El avance combina un entorno de adquisición más silencioso con la posibilidad de seguir varias regiones cerebrales durante una acción coordinada. Para quienes investigan el comportamiento, amplía el repertorio de tareas que pueden estudiarse sin anestesia y con cobertura de todo el cerebro. El siguiente desafío es explorar ese repertorio y establecer hasta qué punto se mantienen la precisión y la sensibilidad en otros equipos y condiciones.