Neuroimagen funcional en cerebro humano: Estudio comparativo del tratamiento de datos en Tomografía Óptica Difusa y Resonancia Magnética.

Abstract

La tomografía óptica difusa (DOT), es una técnica de neuroimagen que se ha puesto en auge en la última década. Puede proporcionar imágenes tridimensionales de la actividad cerebral en humanos de forma no invasiva. Se basa principalmente en la irradiación de luz en el espectro del infrarrojo cercano (650-950 nm), al interior de la cabeza humana, para medir los cambios en las propiedades ópticas de las capas de tejido, registrado desde el cuero cabelludo. DOT utiliza, al menos, dos longitudes de onda en el espectro NIR para medir los cambios en los estados de la hemoglobina, oxigenada (HbO) y desoxigenada (HbR) durante una activación neuronal. En el momento actual, el procesado de datos en DOT es personalizado, no existiendo un protocolo general en el filtrado, ni herramientas informáticas que permitan la reproducibilidad de un estudio funcional, en cualquier área cerebral y mucho menos que los resultados sean comparables con otra técnica de neuroimagen como la imagen por resonancia magnética funcional. La presente tesis doctoral presenta un método de procesado de los datos DOT basado en la aplicación de un filtro bayesiano que permite eliminar el componente vascular y respiratorio de los datos DOT, la elección de parámetros de reconstrucción de la imagen, corregistro de los volúmenes DOT con la imagen anatómica y análisis estadístico de forma estandarizada, sin influencia del criterio subjetivo del investigador (no supervisada). Con el método propuesto es posible comparar o determinar una posible relación espacial entre los mapas de activación cerebral medidos por DOT y fMRI. Los resultados muestran la fiabilidad y robustez del tratamiento de datos DOT en regiones motoras y en regiones anatómica y funcionalmente complejas como el lóbulo frontal, tanto a nivel individual como a nivel de grupo. A nivel funcional, los mapas de activación cerebral muestran que los registros DOT cuantifican la actividad funcional de forma análoga a la fMRI, proporcionando, información complementaria sobre los niveles de HbO, HbR y Hb Total, que permiten comprender mejor los procesos que subyacen a la actividad cerebral.