Historia de la neuroimagen

La «balanza de circulación humana» era un método no invasivo para medir el flujo sanguíneo al cerebro durante actividades mentales. ^{[ 1 ]} Esta técnica consistía en colocar a los pacientes sobre una mesa sostenida por un punto de apoyo, lo que permitía que la mesa se balanceara según los niveles de actividad. Cuando los pacientes se exponían a estímulos cognitivamente más complejos, la mesa se balanceaba hacia la cabeza. ^{[ 1 ]} Inventada en 1882 por Angelo Mosso , la «balanza de circulación humana» se considera la primera técnica de neuroimagen creada y es por la que Mosso es más conocido. ^{[ 2 ] [ 3 ]}

En 1895, Wilhelm Roentgen desarrolló la primera radiografía, más conocida como rayos X. ^{[ 4 ]} En 1901, Roentgen recibió el primer Premio Nobel de Física por su descubrimiento. Inmediatamente después de su lanzamiento, las máquinas de rayos X comenzaron a fabricarse y utilizarse en medicina en todo el mundo. ^{[ 5 ]} El cerebro está compuesto casi en su totalidad de tejido blando que no es radiopaco, lo que significa que permanece prácticamente invisible en los exámenes de rayos X ordinarios o simples. Esto también es cierto para la mayoría de las anomalías cerebrales, aunque existen excepciones. Por ejemplo, un tumor calcificado (p. ej., meningioma , craneofaringioma y algunos tipos de glioma ) puede verse fácilmente.

Para combatir esto, en 1918, el neurocirujano Walter Dandy desarrolló una técnica llamada ventriculografía aérea. Este método inyectaba aire filtrado directamente en los ventrículos laterales para obtener mejores imágenes de los sistemas ventriculares del cerebro. ^{[ 4 ]} Gracias a la anestesia local, este procedimiento no era doloroso, pero sí conllevaba riesgos significativos. La hemorragia, la infección grave y los cambios extremos en la presión intrarrenal representaban amenazas para el procedimiento. A pesar de esto, Dandy no se detuvo ahí. En 1919, procedió a descubrir la encefalografía, un procedimiento médico utilizado para registrar la actividad eléctrica del cerebro. ^{[ 6 ]} Este método consistía en colocar sensores en el cerebro que detectaban y medían las señales eléctricas cerebrales. Estas señales se traducían luego en una representación visual, mostrando los patrones de actividad cerebral. Con estos primeros avances, la neuroimagen comenzó a utilizarse para diagnosticar afecciones como la epilepsia , las lesiones cerebrales y los trastornos del sueño. Proporcionando información invaluable sobre la función cerebral que con el tiempo se ampliaría durante el desarrollo de la neuroimagen moderna.  

Introducida en 1927, la angiografía cerebral permitió a los médicos detectar y diagnosticar con precisión anomalías cerebrales como tumores y oclusiones de la arteria carótida interna . Durante un año, Egas Moniz , inventor de la angiografía cerebral, realizó experimentos con diferentes porcentajes de soluciones colorantes inyectadas en las arterias para visualizar mejor los vasos sanguíneos del cerebro, hasta descubrir que una solución de yoduro de sodio al 25 % era la más segura para los pacientes, además de la más eficaz para visualizar los vasos sanguíneos y las arterias cerebrales. ^{[ 7 ]}

Una tomografía por emisión de positrones, o PET, es una exploración que muestra áreas de alta actividad en el cuerpo. Su funcionamiento consiste en administrar al paciente una sustancia radiactiva (llamada trazador) mediante una inyección en la mano o el brazo. El trazador circula por el cuerpo y se une a una sustancia específica que el órgano o tejido produce durante el metabolismo, como la glucosa. Como resultado, se crean positrones, que son escaneados por la cámara PET. Tras el escaneo, un ordenador genera una imagen en 2D o 3D de la actividad que se produce dentro del órgano o tejido. ^{[ 8 ]} La idea de la tomografía PET fue propuesta originalmente por William Sweet en la década de 1950, pero el primer escáner PET de cuerpo completo no fue desarrollado hasta 1974 por Michael Phelp. ^{[ 9 ]}

De manera similar, la tomografía computarizada por emisión de fotón único , o SPECT, también funciona escaneando un trazador dentro del paciente. La diferencia, sin embargo, radica en que la SPECT escanea directamente los rayos gamma desde donde se adhiere el trazador, en lugar de los positrones que escanea la PET. Como resultado, las imágenes que crea la SPECT no son tan nítidas como las producidas por una PET, pero suele ser un procedimiento más económico. ^{[ 10 ]} La SPECT fue desarrollada por David Kuhl en la década de 1950. Kuhl también contribuyó a sentar las bases que conducirían a la PET. ^{[ 11 ]}

La magnetoencefalografía (MEG) es una técnica que busca regiones de actividad en el cerebro mediante la detección de grandes grupos de iones con carga eléctrica que se mueven a través de las células. ^{[ 12 ]} Fue desarrollada originalmente por el físico David Cohen a principios de la década de 1970 como un procedimiento no invasivo. ^{[ 13 ]} Para que fuera no invasiva, la MEG se diseñó como un casco gigante en el que el paciente introducía la cabeza y que, una vez encendido, leía los pulsos electromagnéticos provenientes de su cerebro. Posteriormente, en 1972, Cohen inventó el SQUID (dispositivo de interferencia cuántica superconductora), que le dio a la MEG la capacidad de detectar cambios extremadamente pequeños en los iones y los campos magnéticos del cerebro. ^{[ 14 ]}

La tomografía computarizada con xenón es una técnica de escaneo moderna que revela el flujo sanguíneo a las áreas del cerebro. El escaneo evalúa un flujo sanguíneo constante y suficiente a todas las áreas del cerebro mediante la inhalación de gas xenón, un agente de contraste , para mostrar las áreas con alto y bajo flujo sanguíneo. Si bien se realizaron numerosos escaneos y pruebas durante el desarrollo de la tomografía computarizada, el ingeniero biomédico británico Godfrey Hounsfield es el fundador de la técnica e inventó el primer escáner de TC en 1967, por el cual recibió el Premio Nobel en 1979. Sin embargo, la adopción de los escáneres en Estados Unidos no se produjo hasta seis años después, en 1973. No obstante, el escáner de TC ya gozaba de una notable reputación y popularidad con anterioridad.

Poco después del desarrollo inicial de la tomografía computarizada (TC), se desarrolló la resonancia magnética (RM). En lugar de utilizar radiación ionizante o rayos X, la RM utiliza la variación en las señales producidas por los protones en el cuerpo cuando la cabeza se coloca en un campo magnético intenso . Entre los primeros en aplicar esta técnica básica al cuerpo humano se encuentran los nombres de Jackson (en 1968), Damadian (en 1972) y Abe y Paul Lauterbur (en 1973). Lauterbur y Sir Peter Mansfield recibieron el Premio Nobel de Fisiología o Medicina de 2003 por sus descubrimientos relacionados con la RM. Al principio, la obtención de imágenes estructurales se benefició más que la funcional con la introducción de la RM. Durante la década de 1980, se produjo una verdadera explosión de mejoras técnicas y aplicaciones diagnósticas de la RM, lo que permitió incluso a neurólogos noveles diagnosticar patologías cerebrales que habrían sido difíciles de detectar o imposibles de demostrar en una persona viva tan solo una o dos décadas antes. ^{[ 15 ]}