“Espectroscopia Funcional del Infrarrojo Cercano” (fNIR) en las imágenes cerebrales.
Teoría de Espectroscopia fNIR
Nuevo sistema de monitorización en tiempo real de la oxigenación de los tejidos.
La palabra “espectroscopia” deriva de la raíz latina spectrum (apariencia, imagen) y la palabra griega skopia (ver). En esencia, la tecnología NIR involucra luz interactuando con un material, donde una radiación electromagnética ocurre en forma de ondas. Esa parte del espectro visible al ojo humano se extiende de alrededor de 400nm á 800nm, mientras que el espectro infrarrojo se extiende de aproximadamente 2,500nm á 25,000nm. El infrarrojo cercano se considera esa parte del espectro situada entre la región visible y la región infrarroja. El rango de longitudes de onda que el NIR cubre, está entre 750nm á 2,600nm.
La tomografía fNIRS hace uso del hecho de que la luz penetra hasta varios centímetros del tejido biológico. Esto se demuestra mediante un experimento tal como se ilustra en la imagen de abajo. Aquí, una fuente de luz blanca y brillante se dirige hacia un lado, causando un resplandor rojizo en lugares donde la luz se transmite a través del tejido.
El color rojo es causado por el pigmento de la hemoglobina en las células rojas de la sangre, que absorbe principalmente longitudes de onda fuera del espectro rojo e infrarrojo cercano. Se ve que no hay estructuras internas tales como los huesos o venas que se revelan fácilmente por esta técnica de transiluminación sencilla.
La fNIRS emplea instrumentos sensibles para medir con precisión la cantidad de luz que se transmite a través de un lugar de interés del cuerpo. Muchas mediciones de transmisión (cientos o miles) se llevan a cabo en diferentes ubicaciones en la superficie de la zona a estudiar, generando grandes conjuntos de datos que luego se utilizan para calcular una imagen de la composición del tejido subyacente.
La fNIR mide los cambios del nivel de oxígeno en el córtex pre-frontal de los sujetos humanos.
El sistema fNIR proporciona a los investigadores una monitorización en tiempo real de la oxigenación de los tejidos en el cerebro mientras el sujeto ejecuta una tarea o recibe un estímulo. Ello permite al investigador confirmar cuantitativamente las funciones cerebrales tales como, la atención, memoria y solución de problemas mientras el individuo ejecuta una tarea cognitiva.
La fNIR es una potente herramienta de imagen para el laboratorio de pruebas cognitivas. Esta técnica mide la absorción de la luz NIR en la hemoglobina de la sangre con o sin oxígeno y proporciona información sobre la actividad funcional cerebral similar a los estudios de resonancia magnética funcional.
Minimiza muchos de los fracasos en los estudios de resonancia magnética y proporciona seguridad, disponibilidad y una solución incruenta para confirmación de la función cognitiva. Esta tecnología ayuda a los investigadores proporcionándoles mayor flexibilidad para el diseño del estudio, incluyendo el trabajo dentro del entorno de laboratorios complejos.
La fNIR muestra los cambios relativos en los niveles de hemoglobina, calculados usando la ley modificada de Beer-Lambert.
– Cambio hemoglobina oxigenada: delta O2Hb (μmol/L)
– Cambio hemoglobina desoxigenada: delta HHb (μmol/L)
– Cambio hemoglobina total: delta cHb (μmol/L)
Los datos fNIR se combinan con las señales fisiológicas adquiridas a través del sistema de adquisición y análisis de datos de Brain Products, tales como el ECG, respiración, actividad cardíaca, presión sanguínea, actividad electro dermal y marcadores de respuesta de estímulos; El programa Brain Vision dispone de herramientas automatizadas para el análisis de ERP y promediado total. El sistema se interconecta con la mayor parte de unidades de presentación de estímulos (tales como E-Prime, Presentation o SuperLab).
Disponemos de 3 configuraciones y/o Sistemas diferentes dependiendo del tipo de estudios a realizar:
