monitoreo cerebral no invasivo

En un hígado fibrótico ocurre algo parecido a lo que sucede en una ciudad tras un asedio prolongado: surgen barrios donde la vida se ha detenido. En lugar de células que trabajan hay tejido cicatricial, y dentro de él se esconden macrófagos senescentes.

En una sala silenciosa del laboratorio de Budapest, sobre la mesa hay una pulsera cuyo 'rehilete' es un hilo conductor fino, tensado en zigzag. No calienta, no brilla, pero cuando se presiona contra la muñeca, comienza a escuchar.

Una gota de tinta en un vaso de agua se dispersa en remolinos caprichosos. De igual manera, una partícula cuántica, al intercambiar energía con su entorno, cambia su estado de una manera compleja y enredada. Describir esta danza entre partícula y entorno es una tarea que durante mucho tiempo dejó perplejos a los científicos.

Tira un puñado de arena sobre la mesa: los granos se dispersarán por igual en todas direcciones. Pero si debajo de la mesa hay un imán escondido y la arena es de hierro, las trayectorias se vuelven más astutas: sobre el caos se superpone una estructura invisible al ojo. Así más o menos funciona el movimiento de las moléculas dentro de una célula viva.

Dos imágenes del mismo cerebro tomadas en momentos distintos se parecen a las fotos de una misma casa antes y después de una reforma. Para entender qué ha cambiado, se superponen y se observan las diferencias.

Durante una operación, el anestesiólogo mira la pantalla donde corren las curvas de presión y pulso. Pero detrás de esas líneas se esconden varias magnitudes más: cuánto se contraen los vasos, qué tan rápido fluye la sangre, cuán elásticas son las paredes de las arterias.

Una linterna ilumina a través de un vidrio esmerilado: los rayos se doblan, pierden brillo y siguen caminos distintos. Así, aproximadamente, el ultrasonido de alta potencia atraviesa los huesos del cráneo hacia el cerebro.

Una campanilla escondida en una caja gruesa se puede hacer sonar sin abrir la tapa. Basta con enviar una onda de sonido a través de las paredes, y el badajo vibrará.

Un glucómetro que no pincha el dedo, sino que simplemente mira la muñeca: el sueño de millones de personas con diabetes. Eso es lo que prometen los algoritmos que extraen el nivel de glucosa de la señal habitual del pulso, la fotopletismografía (esa misma que mide el pulso en los relojes inteligentes).

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.

El potente imán del escáner induce corrientes eléctricas débiles en los tejidos. Su fase se comporta como la aguja de una brújula que tiembla con cada ráfaga de viento: la más mínima interferencia convierte el mapa en un ondulado donde, en lugar de pequeños vasos o depósitos de hierro, solo se ve ruido.

Fotografiar una telaraña finísima temblando al viento: así es más o menos la tarea de mirar dentro de los vasos de un cerebro vivo. La microscopía de localización ultrasónica (ULM) convierte el ultrasonido ordinario en una herramienta capaz de ver capilares individuales, pero solo si se ajustan los parámetros con mucha precisión.

Un corrector revisa el manuscrito antes de imprimirlo. No conoce todos los errores posibles, pero recuerda perfectamente cómo se ve un texto impecable. Al ver un símbolo extraño o una palabra borrosa, lo rodea al instante con rojo. Más o menos así funciona el nuevo programa para revisar imágenes médicas.

El brazo levanta una taza del estante: un movimiento habitual que no notamos hasta que los músculos se cansan. Entonces la trayectoria cambia: el codo se desvía un poco hacia un lado, la muñeca tiembla. Normalmente, el médico detecta estos cambios con las manos, palpando los músculos del paciente.

Un rayo láser golpea el hueso y este responde con un eco ultrasónico casi inaudible. En ese sonido se esconde información sobre cada microgrieta y cada poro lleno de líquido. El problema es que los programas informáticos convencionales no entienden ese lenguaje: ven la señal, pero no conocen la física que la generó.

Cuando se necesita ver el cerebro por dentro, normalmente se coloca a la persona en un tubo estrecho de resonancia magnética o se irradia con rayos X. Ambos métodos son caros, voluminosos y no siempre están disponibles.

Si cada segundo se comprueba dónde está un electrón, sus propiedades cuánticas cambian. Es como un niño que juega al escondite pero le llaman por su nombre constantemente: se queda quieto y deja de correr. En el mundo de las partículas, ese «llamador» es una medición.

El cerebro es una fortaleza. Lo protege una capa densa de células que solo deja pasar las sustancias necesarias. Los medicamentos no pueden atravesar esta barrera, por eso muchas enfermedades cerebrales son tan difíciles de tratar. Los científicos han encontrado una manera de entreabrir las puertas de la fortaleza.

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.

El cirujano extirpa un tumor de mama, pero ¿cómo saber si no ha quedado ninguna célula enferma en el borde? Hoy en día, el tejido se envía al laboratorio y la respuesta tarda varios días. Si el borde no está limpio, se necesita una segunda operación. El nuevo método promete dar la respuesta directamente en el quirófano, mientras la paciente aún está en la mesa.

Los pulmones no son dos sacos, sino millones de diminutos alveolos donde entra el aire y llega la sangre. Para ver cómo funcionan, los médicos a veces usan resonancia magnética sin contraste: el aparato capta señales débiles de los propios tejidos. Pero esas señales se parecen a una radio en medio de una tormenta: la respiración se altera, el pulso salta y la imagen se desmorona.

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.

Los relojes de pulsera miden el pulso con luz: un LED ilumina la piel y un sensor capta la señal reflejada. Las variaciones de esa señal permiten estimar la presión arterial, pero un cálculo preciso requiere una red neuronal potente, que normalmente opera en la nube, y los datos salen del dispositivo.

El isótopo radiactivo terbio-149 funciona como una pequeña bomba autoguiada: se adhiere a las células cancerosas y explota con partículas alfa que destruyen el tumor desde adentro, casi sin dañar los tejidos sanos. Pero esta bomba tiene una particularidad: también emite positrones, y esa luz puede capturarse con una cámara especial.

La enfermedad de Alzheimer comienza de forma silenciosa: en lo profundo del cerebro se acumulan dos proteínas, tau y beta-amiloide. Se comportan como semillas de maleza: un pequeño cúmulo hace que las células vecinas produzcan más cúmulos.

El ictus golpea de repente, pero antes del golpe el cerebro emite señales silenciosas. Los vasos dejan de regular el flujo sanguíneo con suavidad, como un termostato que empieza a calentar o enfriar la habitación sin motivo. Este desequilibrio no se ve en los dispositivos portátiles comunes, pero se puede captar si se escuchan varios ritmos corporales a la vez.

Un dedo se ilumina con un rayo láser y parte de la luz regresa después de haber viajado por el interior. Así funciona la espectroscopía Raman: las moléculas del hueso y de la piel alteran de manera distinta el color del rayo reflejado, dejando en él su huella química.

El haz de iones de carbono golpea con precisión el tumor, como un cirujano que solo ve hasta la piel. Dentro del cuerpo, el haz se detiene, y dónde exactamente era antes un misterio. Ahora, al mismo haz se le añade helio: atraviesa el cuerpo por completo, como una radiografía, y por su rastro se ve a dónde llegó el carbono.

Un aparato de resonancia magnética convencional es un imán enorme que no se puede mover de lugar y una computadora potente que convierte las señales del cuerpo en una imagen. En los últimos años han aparecido tomógrafos portátiles con campo más débil: son ligeros, baratos y pueden funcionar en un hospital de campaña o en una ambulancia.

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.

El cerebro no es una sola computadora grande, sino más bien una orquesta donde diferentes grupos de músicos tocan sus partes. Las redes de neuronas encargadas de la memoria, la atención o las emociones están constantemente conversando entre sí. En la enfermedad de Alzheimer, esta orquesta comienza a desafinar: algunos grupos se callan, otros tocan fuera de tiempo.

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 cerebro de cada persona está cubierto de circunvoluciones, como una huella dactilar, con un patrón irrepetible. Con la demencia, ese patrón cambia, pero en dos enfermedades parecidas, el Alzheimer y la demencia con cuerpos de Lewy, los cambios son casi indistinguibles a simple vista. Los médicos necesitan un método fiable para separarlas, porque el tratamiento es distinto.

La luz en agua turbia se comporta como una persona en niebla densa: cada paso es una colisión y la imagen se desdibuja. Por eso un microscopio común no ve a través de la piel o la leche. Los ingenieros encontraron una vía alternativa: mirar en el infrarrojo, donde la luz choca menos con las partículas.

Duele la espalda y el médico pide que te inclines hacia delante y hacia atrás para ver cómo se mueven las vértebras. Normalmente se hacen una serie de radiografías: muestran el movimiento, pero solo en un plano, como una sombra en la pared. Y los métodos volumétricos, como la tomografía computarizada, no siguen el ritmo del movimiento.

En la enfermedad de Parkinson, se implantan finos cables en el cerebro para calmar el temblor. La operación es seria y los cables permanecen durante años.

Un tumor cerebral es como un caminante que se abre paso por un bosque espeso: los árboles y los arbustos son los distintos tipos de tejido cerebral, donde a veces es más fácil avanzar y otras veces más difícil. Las células del glioma no se mueven en línea recta, sino que constantemente dan vueltas, chocan con obstáculos y los rodean.

Un diminuto defecto en el diamante es como un oído microscópico, capaz de captar la «respiración» magnética del corazón. Estos sensores funcionan a temperatura ambiente y no superan el tamaño de un grano de arena.

Tratar el cáncer con un haz de protones es como disparar con arco: hay que dar en el blanco sin tocar nada alrededor. Los protones liberan su energía al final de su recorrido, por lo que los tejidos sanos apenas sufren. Pero para que el disparo sea seguro, cada plan de tratamiento se comprueba de antemano: se mide la dosis que recibirá el tumor y lo que les tocará a los órganos vecinos.

Un detective busca al culpable en un archivo de fichas, pero los retratos están mezclados. Normalmente espera a un hombre con barba canosa, pero el delincuente es joven y sin barba. Algo parecido les ocurre a los médicos: a menudo no reconocen el Alzheimer en quienes lo manifiestan de forma inusual, no con pérdida de memoria, sino con problemas de visión o del habla.