La salud vascular en la corteza cerebral se puede medir a través de la capacidad de los vasos para contraerse o dilatarse en diferentes condiciones fisiológicas. La medición de la reactividad vascular puede ser útil en el diagnóstico y tratamiento de afecciones neurológicas asociadas a la disfunción microvascular cerebral, como la demencia, el traumatismo craneoencefálico (TCE) e incluso el envejecimiento 1,2,3,4. Además, el CVR puede utilizarse como biomarcador predictivo y/o farmacodinámico de trastornos neurológicos como el Alzheimer5 o el TCE 6,7,8,9,10. Existen métodos de imagen bien establecidos para estudiar la RCV en sujetos humanos y animales. Un método típico incluye imágenes de resonancia magnética funcional (fMRI) junto con un estímulo exógeno o endógeno, como hipercapnia11, contención de la respiración o acetazolamida2. Lu et al.12,13 demostraron que un simple sistema de suministro de gas junto con imágenes de resonancia magnética dependiente del nivel de oxígeno en sangre (MRI-BOLD) genera mapas precisos de RCV de todo el cerebro.
Las interrupciones en el flujo sanguíneo, el volumen y la tasa metabólica de oxígeno de la vasculatura cerebral producen cambios en las concentraciones tisulares de HbO y HbR. La absorción tisular de luz en el rango del infrarrojo cercano es sensible a los cambios en la concentración de especies de hemoglobina, como HbO y HbR. Por lo tanto, la medición de la luz retrodispersada a lo largo del tiempo puede cuantificar los cambios en la concentración de HbO y HbR en la corteza más externa (aproximadamente 2 cm)15, y puede utilizarse para evaluar las variaciones hemodinámicastemporales16 , incluida la reactividad cerebrovascular (RCV)17.
En nuestro paradigma de investigación, empleamos el instrumento fNIRS con función de onda continua. El dispositivo se compone de 4 fuentes y 10 detectores, que crean 16 pares fuente-detector (ver Figura 1). Los pares de fuente-detector se moldean juntos en una correa de silicona que se puede colocar fácilmente sobre la frente y mantener en su lugar con una envoltura autoadhesiva. El dispositivo mide la intensidad de la luz a 730 y 850 nm y tiene una frecuencia de adquisición de 2 Hz. Se seleccionó este sistema porque es fácil de usar para el paciente y recopila datos de la corteza prefrontal, una región del cerebro particularmente vulnerable a las lesiones cerebrales traumáticas. Afortunadamente, la mayoría de los otros sistemas fNIRS son compatibles con nuestra técnica de adquisición de CVR, diferenciándose solo en las regiones corticales medidas en función del área cerebral de interés.
Si bien la resonancia magnética funcional se considera el estándar de oro para las imágenes cerebrales funcionales, la tecnología fNIRS tiene ventajas únicas para evaluar la RCV en comparación con la resonancia magnética funcional. La técnica de imagen fNIRS proporciona una alta resolución temporal (con una granularidad de milisegundos) y puede cuantificar cambios tanto en la concentración de HbO como en la de HbR, mientras que la fMRI solo mide los cambios en HbR 18,19,20. Además, los instrumentos fNIRS son portátiles, económicos y más fáciles de operar que la fMRI. Por último, la tecnología fNIRS resuelve mejor el movimiento del sujeto, lo cual es necesario dado que los desafíos vasculares como la hipercapnia se utilizan a menudo en combinación con tareas de estudio cognitivas o físicas21.
En este artículo, se presenta un desafío de hipercapnia, combinado con la tecnología fNIRS. Medimos los valores de RCV y estudiamos la reproducibilidad de este método, con la esperanza de ofrecer una alternativa fiable a las medidas de RCV por resonancia magnética funcional.