"Es posible hacer escáneres cerebrales con luz ordinaria"

Los programas de Gabor Herman, pensados para perfeccionar la moderna técnica de imagen PET (iniciales, en inglés, de tomografía por emisión de positrones), son inmediatamente aplicados por otro grupo en su misma Universidad de Pensilvania (EE UU), justamente el que publicó el pasado viernes un estudio sobre las diferencias de actividad metabólica en el cerebro de hombres y mujeres. Pero del trabajo de este matemático británico, de 53 años, se están beneficiando hasta los historiadores. A uno de sus algoritmos se debe la construcción de los primeros escáneres en la década de los setenta. Herman colabora con el áreade bioinformática del Centro Nacional de Biotecnologia (CNB), en Madrid, con cuyos investigadores ha venido a trabajar durante unos meses.Pregunta. Al principio de su trabajo con escáneres, ¿imaginaba que con ellos se investigarían cuestiones como la sensibilidad o la agresividad de las personas?

-Respuesta. No. El enfoque era puramente anatómico. Pero no me sorprende mucho porque había investigadores estudiando la memoria y otros procesos funcionales con tejido cerebral de animales. La diferencia es poder hacerlo sin tener que diseccionar el cerebro.

P. ¿En qué se diferencian los primeros escáneres y las modernas técnicas de imagen, como la PET o la resonancia magnética nuclear (RMN)?

R. El principio es el mismo: hay radiación que atraviesa un cuerpo y se deforma. En la señal registrada al final se observa esta interferencia y, en función de cómo sea, hay que averiguar cómo es el cuerpo que la produjo. En los primeros escáneres de tomografía computerizada se empleaban rayos X. En las PET, la radiación se introduce en la sangre del paciente en forma de glucosa con un marcador radiactivo; según cómo y dónde se consuma esta energía en el cerebro se registrará una señal distinta. Las células tumorales, por ejemplo, necesitan más sangre, que las sanas..Los bigotes de una rata

P. ¿Se harán con estas técnicas los mapas del cerebro humano?

R. Sí, de hecho ya los hay, Con la PET se ve la zona que más trabaja (y más energía gasta) cuando escuchamos música, por ejemplo. Sin embargo, la resolución es muy baja todavía -de milímetros- y en el cerebro los detalles son mucho más pequeños. Esto, en principio, se podría mejorar, pero está la cuestión es que no se puede introducir isótopos radiactivos arbitrariamente en personas. Se usan sobre todo con animales de experimentación, claro que así sólo sabrás qué pasa cuando acaricias los bigotes a una rata, y no creo que reaccione como una persona ante un cuadro de Picasso. Por eso se buscan técnicas para tener más resolución con menos riesgo.

P. ¿Cuáles podrían ser las nuevas técnicas de imagen?

R. Una idea muy tentadora es emplear luz ordinaria, probablemente de longitud de onda cercada al infrarrojo, para hacer escáneres cerebrales. No es peligroso, ya hay detectores muy sensibles y los aparatos serían pequeños. Su bajo precio también permitiría repetir los experimentos frecuentemente, algo imposible con una imagen de resonancia margnética nuclear, que cuesta unos 500 dólares (unas 66.000 pesetas).

Pero la desvetaja de esta técnica es su dificultad: el cuerpo es opaco y muy poca de la luz ordinaria que le introduces es capaz de atravesarlo y salir de nuevo para ser detectada. No es como los rayos X. Es un problema matemático no resuelto, y tal vez su solución sea tan inestable que una minúscula alteración de la medida bastaría para dar un gran error en la imagen final del cuerpo.

P. ¿Cómo planteó las ecuaciones para la construcción de un escaner?

R. Trabajaba con un biólogo en un problema relacionado cori el desarrollo de plantas: quería conocer la forma de determinadas estructuras a partir de imágenes de microscopia electrónica. Cuando resolvimos el problema, pensamos en su aplicabilidad en el campo de los rayos X. Es lo que llamamos un problema inverso: tratas de reconstruir un objeto midiendo su influencia sobre un fenómeno físico.

P. ¿Tiene otras aplicaciones este tipo de problemas matemáticos, además de las imágenes médicas?

R. Por supuesto. En radioastronomía se usaba ya en los años cincuenta, cuando no había telescopios con suficiente resolución para medir la emisión de ondas de radios desde una parte concreta del cielo. Cuando la Luna pasa y va bloqueando parte de la radiación, se toman muchas Imágenes y la diferencia entre ellas proporciona una colección de franjas que luego hay que reconstruir.

Macromoléculas

P. ¿Son los mismos algoritmos matemáticos de los escáneres?.

R. No, pero el enfoque es el ismo. También hay cientos de aplicaciones distintas. Para los historiadores, por ejemplo, es interesante reconstruir el interior de los árboles para saber ómo eran los anillos correspondientes a cada época: eso les dirá si el tiempo fue frío, el tipo de combustible que se empleaba o si había actividad industrial. La cuestión es poder investigar fácilmente estos aspectos sin necesidad de cortar árboles.

P. Durante su estancia en el CBN está investigando la reconstrucción de macromoléculas en tres dimensiones.

R. Ésta es otra aplicación del mismo tipo de matemáticas. para medir objetos muy pequeños y usando otra forma de radiación. Veremos si son útiles en esto los programas desarrollados en Pensilvania.