Medir el flujo sanguíneo cerebral es un proceso crucial para comprender una amplia gama de problemas neurológicos, desde accidentes cerebrovasculares y migrañas hasta traumatismos craneoencefálicos. Sin embargo, obtener estas mediciones de forma no invasiva sigue siendo un desafío, ya que el cuero cabelludo y el cráneo no solo dificultan la visión directa del cerebro, sino que también poseen su propio riego sanguíneo, complicando el aislamiento de las señales cerebrales.
En un artículo publicado en la revista APL Bioengineering (de AIP Publishing), investigadores de varias instituciones, incluyendo el Instituto de Tecnología de California, la Universidad del Sur de California, el Instituto de Investigación Rancho, la Universidad de Toledo y el Instituto Nacional de Neurociencia de Singapur, han desarrollado un sistema que utiliza espectroscopia óptica para medir el flujo sanguíneo de forma no invasiva.
Mediante un método de imágenes ópticas avanzado, el dispositivo es capaz de enfocarse a distintas profundidades para diferenciar entre el flujo sanguíneo del cuero cabelludo y el flujo sanguíneo cerebral. El equipo demostró la utilidad del sistema bloqueando temporalmente el flujo al cuero cabelludo a través de la arteria temporal superficial, lo que permitió aislar la dinámica sanguínea del cerebro.
“Hemos establecido un marco experimental seguro, sencillo y repetible que otros investigadores pueden usar para validar sus propios sistemas ópticos no invasivos»
Este trabajo marca la primera vez que se ha configurado este tipo de imágenes, conocidas como espectroscopia óptica de contraste de moteado (que analiza la difuminación de la luz al incidir sobre los elementos sanguíneos) para eliminar el «ruido» generado por el flujo sanguíneo superficial del cuero cabelludo. “Hemos establecido un marco experimental seguro, sencillo y repetible que otros investigadores pueden usar para validar sus propios sistemas ópticos no invasivos,” afirmó el autor Max Huang. “En lugar de depender únicamente de simulaciones, los grupos ahora pueden usar la oclusión de la arteria temporal superficial para obtener datos reales sobre la sensibilidad del cuero cabelludo y del cerebro en sus dispositivos.”
El dispositivo se aloja en una diadema que se coloca sobre la frente y contiene una fuente de luz junto con siete detectores. Estos detectores están dispuestos a una distancia creciente de la arteria: los más cercanos recogen datos ópticos superficiales (como las señales del cuero cabelludo), mientras que los más alejados reciben un conjunto de señales más profundo y amplio. Al identificar y descartar las señales cercanas a la superficie de la piel, el dispositivo puede delinear qué partes de las señales más profundas corresponden al flujo sanguíneo en el cerebro.
“Esta variabilidad dificulta el diseño de un único dispositivo que pueda usarse fácilmente en una amplia cohorte de participantes y significa que los resultados pueden variar entre individuos”
Los investigadores descubrieron que bloquear temporalmente la arteria temporal superficial (un vaso sanguíneo que irriga la parte frontal del cuero cabelludo) disminuía significativamente las señales de los canales superficiales, pero no alteraba las señales de los canales más profundos. Esto lo lograron presionando suavemente la arteria de los pacientes durante unos segundos y midiendo las señales.
“Algunas personas tienen el cuero cabelludo o las capas del cráneo más gruesas, mientras que otras las tienen más delgadas”, comentó el autor Simon Mahler. “Esta variabilidad dificulta el diseño de un único dispositivo que pueda usarse fácilmente en una amplia cohorte de participantes y significa que los resultados pueden variar entre individuos”.
El próximo paso del equipo es expandir el dispositivo, lo que incluye una mayor validación y añadir un sensor que permita colocarlo directamente sobre la piel para mejorar su precisión y aplicabilidad.
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