electroencefalografía

El haz de un microscopio electrónico normalmente viaja en el vacío, como un mensajero por una autopista vacía. Cualquier molécula de aire es para él un bache que lo hace saltar y perder la dirección. Por eso antes, para examinar una muestra, había que congelarla, secarla o recubrirla de metal, y aun así solo se podía observar en vacío.

Cada latido del corazón envía por las arterias cerebrales una onda que no solo empuja la sangre, sino que también hincha el vaso por un instante. La pared arterial, como un tubo de goma bien tensado, transmite ese movimiento al tejido cerebral vecino, y este pulsa de manera apenas perceptible al ritmo del corazón.

El médico mira la pantalla y ve dos imágenes de la misma zona del cuerpo. Una muestra dónde la sangre es rica en oxígeno; la otra, a qué velocidad corre por los vasos más finos. Antes, estas imágenes las tomaban aparatos distintos y era difícil combinarlas. Ahora, los ingenieros han construido un dispositivo que realiza ambas tomas a la vez.

Capturar la luz partícula a partícula es como oír un susurro en una fábrica atronadora. Una cámara con multiplicación electrónica (EMCCD) hace precisamente eso: convierte un solo fotón que llega a un píxel en una avalancha de electrones que ya se puede medir.

Una historia clínica se parece a un diario largo: visitas al médico, diagnósticos, recetas, análisis. Un médico normal lo lee de principio a fin para entender qué le pasa al paciente. Y ahora, ese diario lo lee una máquina, y lo hace en cuestión de segundos. Los desarrolladores crearon el modelo Foresight-E.

El médico coloca el estetoscopio sobre el pecho y escucha: lup-dup, lup-dup. El ritmo está ahí, pero ¿cómo medirlo si hay ruido alrededor y el paciente no puede quedarse quieto? Los dispositivos convencionales buscan picos agudos en el registro del latido, como si intentaran atrapar golpes de martillo. Pero si el martillo golpea una almohada en lugar de un yunque, los picos se difuminan y el dispositivo se pierde.

El haz de una linterna atraviesa la niebla. Cuanto más densa es la niebla, más se dispersa la luz y más tarde llega al ojo. Un principio similar opera con las ráfagas rápidas de radio: misteriosos pulsos ultrapotentes provenientes de galaxias lejanas.

Células de un vaso sanguíneo se sembraron sobre una película transparente de 700 nanómetros de grosor, cien veces más fina que un cabello humano. Bajo la película se ocultan electrodos planos. Envían una corriente alterna débil y escuchan cómo cambia la resistencia.

El magnetoencefalógrafo, un dispositivo parecido a un casco con cientos de sensores, capta los débiles campos magnéticos que generan las neuronas en acción. Cuando una persona escucha habla, en esas señales se esconden huellas de las palabras oídas. Pero extraerlas no es fácil: la señal de miles de fuentes se funde en una maraña confusa.

Un estadio repleto de espectadores escucha por primera vez la voz del comentarista y, al instante, todo el estadio se pone en movimiento. El mensaje suena una y otra vez. Solo un puñado de personas en las filas cercanas reacciona. Algo similar ocurre con las redes neuronales en los organoides cerebrales, versiones en miniatura del cerebro cultivadas en laboratorio.

Una prótesis ocular no transmite al cerebro una fotografía, sino un punteado escaso de puntos brillantes: los fosfenos. Para distinguir en ese parpadeo una taza o unas llaves, la persona debe mover la cabeza como una linterna en la oscuridad e ir juntando poco a poco los contornos del objeto. Es un proceso lento, parecido a armar un rompecabezas al que le faltan la mayoría de las piezas.

Cada vez que un niño con parálisis cerebral se dispone a mover la pierna, en su cerebro se produce un pico eléctrico especial: un lento desplazamiento de voltaje. Los científicos lo llaman potencial relacionado con el movimiento.

Una ciudad de noche: en algunas ventanas la luz está encendida, en otras está oscuro. Si se unen con líneas las ventanas que se iluminan al mismo tiempo, se obtiene una red de conexiones. Los investigadores estudiaron esa red en diminutos organoides cerebrales: agrupaciones vivas de células nerviosas cultivadas en laboratorio.

Para encontrar un ataque epiléptico en el registro de la actividad cerebral, los científicos usaron un enfoque similar a captar sonidos agudos en una habitación ruidosa: en lugar de desentrañar todo el coro de señales de ondas cerebrales (EEG), resaltaron solo los cambios más intensos.

Una neurona se parece a un instrumento musical complejo. Para entender cómo responderá al tacto, antes había que conectarse directamente a cada cuerda: un procedimiento delicado, lento y solo posible en células individuales.

El corazón a veces pierde el ritmo, como una orquesta en la que los violines de pronto empiezan a tocar cada uno por su cuenta. En estos casos, los cardiólogos buscan las zonas "desafinadas" leyendo las señales eléctricas del corazón y las cauterizan de forma puntual con una sonda fina: el catéter.

Un intérprete se distrae con cada susurro en la sala, y una reunión de una hora se convierte en dos. Así funciona el método estándar para localizar el foco epiléptico: espera las frases ruidosas, los momentos en que el cerebro estalla en una crisis.

Una colcha de retazos donde cada retazo es un registro de la actividad de una pequeña región del cerebro. Un retazo se cosió el lunes en Londres, otro el martes en Nueva York, y un tercero hace un mes en Tokio. Todo este mosaico cubre el cerebro solo parcialmente, y no hay una costura común para unirlos.

Un ordenador cuántico se parece a una orquesta donde cada ion es un músico y los pulsos láser son las batutas del director. Pero basta con que alguien susurre en la sala para que la delicada melodía de los estados cuánticos se desafine.

En los archivos abiertos OpenNeuro y NEMAR se almacenan 791 registros de la actividad eléctrica del cerebro de casi cuarenta mil personas. En total, son 86 051 horas de señales, aproximadamente diez años de escucha continua.

Cuando el director abandona la orquesta, los músicos aún tocan un rato de memoria. Pero sin un ritmo común, cada uno empieza a acelerarse o frenarse por su cuenta, y la sinfonía coordinada se convierte en un ruido disperso. Algo parecido, según el nuevo estudio, hacen el cerebro y el corazón en las últimas horas de vida de una persona.

Una linterna ilumina a través de la piel y el hueso para activar suavemente las neuronas en el punto exacto del cerebro. Así funciona la estimulación magnética transcraneal: una bobina sobre la cabeza genera breves pulsos magnéticos que disparan señales eléctricas en las células. Pero si inclinas o alejas la linterna, la luz se desvía.

Encélado es una luna diminuta de Saturno, cubierta por una gruesa corteza de hielo. Bajo ella se agita un océano salado y, en las profundidades, quizás funcione un núcleo caliente y poroso, como una esponja empapada en agua y calor. Pero, ¿cómo mirar a través de decenas de kilómetros de hielo? No hará falta perforar: se puede usar el «eco» electromagnético.

El ultrasonido atraviesa el hueso como la luz solar a través de un vidrio esmerilado, pero la imagen resultante es borrosa. El cráneo es irregular y denso, dispersa las ondas sonoras, por lo que es difícil dar en el blanco exacto en el cerebro.

Una persona escucha un zumbido que no existe. El médico le pide que lo describa: volumen, tono, constancia. Pero esto es subjetivo: uno dirá "como un mosquito", otro "como el vapor de una tetera". Se necesita una forma de ver el tinnitus directamente, en el propio cerebro.

Cada vocal es una forma particular de la boca, la lengua y la garganta. Cuando una persona pronuncia «a», «i» o «u», dentro de la cabeza no solo cambia el aire, sino también la forma en que las ondas de radio la atraviesan.

Una linterna ilumina el ojo y la retina responde con impulsos eléctricos, como un eco, pero de luz en lugar de sonido. Ese eco puede registrarse y revela cómo funcionan no solo el ojo, sino también el cerebro. Después de todo, la retina es un trozo de cerebro expuesto al exterior.

El dedo es un sensor vivo: bajo la piel, las arterias laten al ritmo del corazón. Los tensiómetros comunes comprimen el brazo y dan un solo número, pero este anillo, con ocho electrodos, hace pasar una corriente débil y, según cómo atraviesa los tejidos, construye una imagen del flujo sanguíneo.

Por la noche, en una habitación oscura, el cuerpo humano brilla de forma apenas perceptible. Esta luz es tan débil que solo la captan instrumentos muy sensibles. Algunos científicos pensaron que ese brillo de la cabeza podría revelar la actividad cerebral, sin tomógrafos ni cables. Pero la verificación mostró otra cosa.

La persona duerme, pero su corazón sigue contando historias. El ritmo de los latidos, las pausas entre ellos, las ondas respiratorias: todo cambia de una etapa del sueño a otra. En el laboratorio del sueño, esto se lee con múltiples sensores: en la cabeza, la cara, las piernas, el pecho. Es pesado, costoso e inadecuado para el hogar.

El potasio en sangre es como la sal en la sopa: un poco más de lo normal y el corazón empieza a fallar. Los médicos suelen controlar este mineral con análisis de sangre venosa, pero para personas con enfermedad renal o insuficiencia cardíaca, las visitas frecuentes al laboratorio se convierten en un suplicio.

Las ondas de radio que oscilan menos de una vez por segundo atraviesan la tierra y el agua casi sin pérdidas. Estas señales se usan para comunicarse con submarinos y para buscar minerales. Pero una antena convencional para ellas necesitaría cientos de metros de largo, y su sensibilidad deja mucho que desear.

Un paciente con esquizofrenia acude a un procedimiento que se siente como un leve cosquilleo en el oído. El médico enciende un pequeño estimulador eléctrico fijado al pabellón auricular y, tras unas semanas, en algunos la apatía y el aislamiento remiten, mientras que en otros no cambian nada. Hasta ahora, era imposible predecirlo.

El corazón no se contrae todo a la vez, sino en forma de onda: la señal eléctrica recorre el músculo y, tras ella, como un rizo en el agua, se propaga la contracción. En la arritmia, esa onda se desordena: en algún punto se retrasa, en otro se vuelve un bucle, y la bomba empieza a trabajar a destiempo.

A veces se intenta ver la depresión en las ondas eléctricas del cerebro. La lógica es simple: si la enfermedad tiene etapas —aguda, de mantenimiento, recuperación—, entonces las señales deberían cambiar gradualmente, como el volumen al girar una perilla. Los científicos tomaron registros de EEG de 74 personas: 24 en fase aguda, 23 en fase de mantenimiento y 27 sanas.

El electrocardiograma es como una grabación del ruido del motor: un mecánico experimentado oye cuándo algo no va bien. La ecografía del corazón muestra el motor por dentro, pero el aparato es caro y hay pocos especialistas. El nuevo modelo combina ambos enfoques: aprende de millones de electrocardiogramas comunes y señala quién tiene el corazón ya alterado, aunque la persona no lo sienta.

El electrocardiograma es como una cinta larga en la que el corazón deja su caligrafía. El médico la examina para detectar fallos del ritmo, pero cuando el registro dura varios días, la cinta se extiende por kilómetros. El ojo se cansa, la atención se dispersa y las alteraciones raras pero peligrosas pueden pasar desapercibidas.

El corazón late, y en la tira de papel del electrocardiograma cada latido se ve como un pico afilado con dos jorobas: un ascenso rápido, luego una onda más pequeña y de nuevo un descenso. El médico mira esa tira y ve el ritmo, pero la forma de cada pico —cómo se contrajo exactamente el músculo— es difícil de apreciar, sobre todo si el registro dura un día entero.

La rata corre por la pista, no porque un motor la obligue, sino porque ella misma quiere. En su cráneo lleva una rejilla de 32 diminutos sensores, como un gorro de natación, pero con cables. Los sensores captan las débiles ondas eléctricas que emite el cerebro.

El cardiograma no es solo una línea ondulada en un papel. En él, como en un diario, queda registrado el estado de todo el corazón: el ritmo, el grosor de las paredes y las pistas sobre problemas futuros. Pero hoy en día, los programas que aprenden a leer este diario se entrenan en tareas muy limitadas, principalmente en la búsqueda de arritmias.