Un equipo de investigadores del Centro de Neurorestauración de la Universidad del Sur de California (USC) y el Instituto de Tecnología de California (Caltech) ha desarrollado un nuevo dispositivo óptico no invasivo capaz de medir el flujo y volumen sanguíneo cerebral con una precisión sin precedentes. El estudio, publicado en APL Bioengineering, demuestra por primera vez en humanos que esta tecnología puede distinguir entre señales del cuero cabelludo y del cerebro, un desafío que por años limitó las técnicas ópticas de neuroimagen.
El sistema, denominado Speckle Contrast Optical Spectroscopy (SCOS), se basa en el principio de dispersión de la luz láser. Al incidir sobre la cabeza, el haz se dispersa al chocar con los glóbulos rojos, generando un patrón de moteado (speckle) que cambia con la velocidad del flujo sanguíneo. Un detector óptico capta estas variaciones y, mediante algoritmos especializados, traduce las fluctuaciones en mediciones cuantitativas de flujo y volumen cerebral.
Para comprobar que el dispositivo realmente capta señales del cerebro y no del cuero cabelludo —una duda histórica en las técnicas ópticas—, el equipo diseñó un experimento ingenioso. En 20 voluntarios sanos, se ocluía temporalmente la arteria temporal superficial, reduciendo el flujo sanguíneo del cuero cabelludo sin afectar la circulación cerebral.
Al registrar lecturas antes, durante y después de la oclusión, los investigadores observaron que el flujo cerebral permanecía estable, mientras que las señales superficiales caían drásticamente, confirmando que el SCOS podía aislar y medir la actividad vascular cerebral. El análisis reveló que situar el detector a 2.3 centímetros de distancia del punto de iluminación ofrecía la mayor sensibilidad a señales profundas, provenientes del cerebro.
“Por primera vez en humanos, esta evidencia experimental muestra que un dispositivo óptico de moteado láser puede sondear más allá de las capas superficiales y acceder a señales cerebrales reales”, explicó Simon Mahler, PhD, profesor en el Stevens Institute of Technology y coautor del trabajo.
El sistema SCOS utiliza componentes económicos: una cámara de alta resolución, fuentes de láser infrarrojo y una estructura de montaje impresa en 3D. A diferencia de tecnologías costosas como la resonancia magnética funcional o la tomografía por perfusión, este enfoque promete una herramienta portátil, segura y de bajo costo para monitorear el flujo cerebral en tiempo real.
Los investigadores destacan que esta tecnología podría tener aplicaciones directas en el manejo del ictus, lesiones cerebrales traumáticas y demencia vascular, ofreciendo una alternativa accesible para hospitales y centros de rehabilitación sin grandes recursos de imagenología.
“La pérdida de flujo sanguíneo cerebral está en el corazón de muchas enfermedades neurológicas. Poder medirla de forma no invasiva y en tiempo real puede cambiar por completo cómo respondemos ante un accidente cerebrovascular o una lesión”, Charles Liu, MD, PhD, director del USC Neurorestoration Center y coautor principal del estudio.
Por: Cipactli Vargas
Fuentes:
APL Bioengineering
Assessing human scalp and brain blood flow sensitivities via superficial temporal artery occlusion using speckle contrast optical spectroscopy
Keck School of Medicine of USC
USC-Caltech study moves novel tool to measure brain blood flow closer to the clinic
