Una nueva tecnología que utiliza ondas de luz dañinas para medir la actividad en el cerebro de los niños ha proporcionado la imagen más completa hasta la fecha de funciones cerebrales como la audición, la visión y el procesamiento cognitivo fuera de un escáner cerebral convencional y limitado, según un nuevo estudio dirigido por investigadores. en UCL y Birkbeck.
El casco portátil para imágenes cerebrales, desarrollado en colaboración con GowerLabs, una empresa derivada de la UCL, encontró actividad inesperada en la corteza prefrontal, un área del cerebro que procesa las emociones, en respuesta a estímulos sociales, lo que confirma lo que los niños comenzaron a procesar. Situaciones sociales que les suceden a los cinco meses de edad.
Esta tecnología de vanguardia puede medir la actividad neuronal en toda la superficie exterior del cerebro de un niño. Una versión anterior desarrollada por el mismo equipo podría medir la actividad en una o dos áreas del cerebro de un niño a la vez.
Los investigadores dicen que la tecnología podría ayudar a mapear conexiones entre diferentes regiones del cerebro y distinguir entre el desarrollo neurológico típico y atípico durante las etapas críticas de la primera infancia y arrojar luz sobre afecciones neurodegenerativas como el autismo, la dislexia y el TDAH.
El desarrollo del nuevo dispositivo y los resultados de las pruebas preliminares están documentados en un nuevo estudio publicado Neurociencia de la imageny presentado en el Festival Británico de Ciencias el sábado 14 de septiembre.
El Dr. Liam Collins-Jones, primer autor del estudio de la UCL Medical Physics and Biomedical Engineering y la Universidad de Cambridge, dijo: “Anteriormente hemos desarrollado un sistema de imágenes portátil que puede mapear la actividad en áreas específicas del cerebro.
“Pero esto hizo que fuera difícil obtener una imagen completa porque sólo podíamos centrarnos en una o dos áreas de forma aislada, donde diferentes partes del cerebro realmente trabajan juntas cuando navegamos por una escena del mundo real.
“El nuevo método nos permite observar lo que sucede en toda la superficie externa del cerebro, debajo del cuero cabelludo, lo cual es un gran paso adelante. Abre la posibilidad de identificar interacciones entre diferentes regiones y detectar actividad en áreas que no conocíamos”. saber mirar antes.
“Esta imagen más completa de la actividad cerebral puede mejorar nuestra comprensión de cómo funciona el cerebro del niño cuando interactúa con el mundo circundante, lo que puede ayudarnos a optimizar el apoyo a los niños neurodiversos en las primeras etapas de la vida”.
La autora del estudio, la profesora Emily Jones, de Birkbeck, Universidad de Londres, dijo: “Esta es la primera vez que se miden las diferencias en la actividad en un área tan amplia del cerebro en niños usando un dispositivo portátil, incluidas las partes del cerebro involucradas”. en el procesamiento del sonido, la visión y las emociones.
“La tecnología desarrollada y probada en este estudio es un paso hacia una mejor comprensión de los procesos cerebrales que subyacen al desarrollo social, que no podíamos observar antes, más allá de los límites muy limitados de un escáner de resonancia magnética.
“Con esto, podemos ver lo que sucede en el cerebro de los niños mientras juegan, aprenden e interactúan con otras personas de manera muy natural”.
El nuevo dispositivo fue probado en dieciséis niños de entre cinco y siete meses de edad. Después de usar el dispositivo, los niños se sentaban en el regazo de sus padres y se les mostraban videos de actores cantando canciones infantiles para simular una escena social y videos de un juguete moviéndose como una pelota rodando por una rampa para simular una escena antisocial.
Los investigadores observaron diferencias en la actividad cerebral entre las dos condiciones. Además de los hallazgos inesperados en la corteza prefrontal observados en respuesta a estímulos sociales, los investigadores encontraron que la actividad estaba más localizada en respuesta a estímulos sociales que a estímulos no sociales, lo que confirma hallazgos previos de estudios de neuroimagen óptica y resonancia magnética.
Actualmente, la forma más extendida de ver lo que sucede en el cerebro humano es la resonancia magnética (MRI), que implica que el sujeto permanezca quieto dentro del escáner durante potencialmente 30 minutos o más.
El inconveniente de este método es que es difícil simular escenas naturales, como interactuar con otra persona o realizar una tarea, especialmente con niños que deben estar dormidos o sujetos para que la resonancia magnética pueda visualizar con éxito su actividad cerebral.
Para ayudar a superar esto, en los últimos años este grupo de investigadores ha utilizado un tipo de neuroimagen óptica, llamada tomografía óptica difusa de alta densidad (HD-DOT), para desarrollar dispositivos portátiles capaces de estudiar la actividad cerebral de forma más natural. La tecnología también tiene la ventaja de ser más barata y portátil que la resonancia magnética.
En el nuevo estudio, los investigadores desarrollaron un sistema de neuroimagen óptica HD-DOT capaz de escanear toda la cabeza de un niño.
El dispositivo utilizado en el estudio fue adaptado de un sistema comercial desarrollado por Gowerlabs, una empresa derivada de la UCL fundada en 2013 por investigadores del Laboratorio de Investigación de Óptica Biomédica de la UCL.
El Dr. Rob Cooper, autor principal del estudio de Física Médica e Ingeniería Biomédica de la UCL, dijo: “Este dispositivo es un gran ejemplo de investigación académica y desarrollo tecnológico comercial que trabajan de la mano.
“La colaboración de larga data entre UCL y Gowerlabs con nuestros socios académicos es fundamental para el desarrollo de la tecnología HD-DOT portátil”.