How do we safely study living brains? - John Borghi and Elizabeth Waters

Traductor: Paula Motter Revisor: Sebastian Betti

As far as we know,

Según se sabe hasta ahora,

there’s only one thing in our solar system sophisticated enough to study itself:

hay en el sistema solar una sola cosa lo suficientemente sofisticada

como para estudiarse a sí misma: el cerebro humano.

the human brain.

But this self-investigation is incredibly challenging;

Pero esta autoinvestigación es sumamente difícil:

a living brain is shielded by a thick skull,

el cerebro de una persona viva está protegido

dentro de un grueso cráneo,

swaddled in layers of protective tissue,

cubierto por capas de tejidos protectores

and made up of billions of tiny, connected cells.

y formado por miles de millones de pequeñas células conectadas entre sí.

That’s why it’s so difficult to isolate, observe, and understand diseases

Es por ello que es tan difícil aislar, observar y comprender enfermedades

like Alzheimer’s.

como el Alzheimer.

So how do we study living brains without harming their owners?

¿Cómo se podría, entonces, estudiar el cerebro de una persona viva

sin dañarla?

We can use a trio of techniques called EEG,

Se pueden usar tres técnicas, que reciben el nombre de EEG,

fMRI,

IRMf

and PET.

y PET.

Each measures something different and has its own strengths and weaknesses,

Cada método, que mide cosas distintas y presenta sus pros y contras,

and we’ll look at each in turn.

será analizado individualmente.

First is EEG, or electroencephalography,

En primer lugar está el EEG, o electroencefalograma,

which measures electrical activity in your brain.

que registra la actividad eléctrica del cerebro.

As brain cells communicate, they produce waves of electricity.

Cuando las células se comunican, producen ondas eléctricas.

Electrodes placed on the skull pick up these waves,

Los electrodos que se colocan en el cuero cabelludo

and differences in the signals detected between electrodes

captan estas ondas

y detectan diferencias entre las señales eléctricas,

provide information about what’s happening.

proporcionando así información sobre la actividad cerebral.

This technique was invented almost 100 years ago,

Esta técnica fue inventada hace casi 100 años

and it’s still used to diagnose conditions like epilepsy and sleep disorders.

y aún se utiliza para diagnosticar la epilepsia y los trastornos del sueño.

It’s also used to investigate what areas of the brain are active

También sirve para estudiar las zonas del cerebro que se activan

during learning or paying attention.

durante el aprendizaje o la concentración.

EEG is non-invasive,

Este estudio es una práctica no invasiva,

relatively inexpensive,

relativamente económica

and fast:

y rápida:

it can measure changes that occur in just milliseconds.

puede medir cambios que ocurren en cuestión de milisegundos.

Unfortunately, it’s hard to determine

Lamentablemente, no es fácil saber

exactly where any particular pattern originates.

el sitio exacto donde se origina un patrón en particular.

Electrical signals are generated constantly all over the brain

Permanentemente, el cerebro genera señales eléctricas

and they interact with each other to produce complex patterns.

que interactúan entre sí, produciendo complejos patrones.

Using more electrodes or sophisticated data-processing algorithms can help.

La colocación de más electrodos o el uso de sofisticados algoritmos

para procesar datos pueden ser de ayuda,

But in the end, while EEG can tell you precisely when certain activity occurs,

pero si bien el EEG puede determinar con exactitud

cuándo ocurre una actividad determinada,

it can’t tell you precisely where.

no puede precisar el lugar.

To do that, you’d need another technique,

Para ello, es necesario recurrir a otra técnica:

such as functional magnetic resonance imaging, or fMRI.

la imagen por resonancia magnética funcional, o IRMf.

fMRI measures how quickly oxygen is consumed by brain cells.

Este método mide la velocidad con que las células del cerebro

consumen oxígeno.

Active areas of the brain use oxygen more quickly.

Las zonas activas del cerebro consumen oxígeno más rápidamente.

So watching an fMRI scan while a person completes cognitive or behavioral tasks

De manera que si una persona se somete a un estudio de IRMf

mientras realiza tareas cognitivas o conductuales,

can provide information about which regions of the brain might be involved.

es posible saber cuáles son las partes del cerebro

que manejarían estas funciones.

That allows us to study everything from how we see faces

Esto permite estudiar desde la forma en que reconocemos un rostro

to how we understand what we’re feeling.

hasta la manera en que entendemos nuestras emociones.

fMRI can pinpoint differences in brain activity to within a few millimeters,

Esta técnica puede detectar diferencias en la actividad cerebral

con una resolución milimétrica,

but it’s thousands of times slower than EEG.

pero es miles de veces más lenta que el EEG.

Using the two techniques together

Si se usan las dos técnicas a la vez

can help show when, and where, neural activity is occurring.

se puede determinar cuándo y dónde se produce la actividad neuronal.

The third, even more precise, technique is called positron emission tomography

La tercera técnica es aún más precisa: la tomografía por emisión de positrones,

and it measures radioactive elements introduced into the brain.

que mide los elementos radiactivos introducidos en el cerebro.

That sounds much scarier than it actually is;

Suena peor de lo que es, pero no hay por qué temer.

PET scans, like fMRI and EEG, are completely safe.

Los estudios de PET, al igual que los de IRMf y EEG,

son totalmente seguros.

During a PET scan, a small amount of radioactive material called a tracer

Durante un estudio de PET, se inyecta en la sangre una pequeña cantidad

de material radiactivo llamado "trazador",

is injected into the bloodstream,

and doctors monitor its circulation through the brain.

cuya circulación en el cerebro se sigue por monitoreo.

Los investigadores modifican el trazador para que se una a moléculas específicas

By modifying the tracer to bind to specific molecules,

researchers can use PET to study the complex chemistry in our brains.

para estudiar la compleja química del cerebro.

It’s useful for studying how drugs affect the brain

Esta técnica sirve para estudiar el efecto de las drogas en el cerebro

and detecting diseases like Alzheimer’s.

y para detectar enfermedades como el Alzheimer.

But this technique has the lowest time resolution of all

Pero su resolución temporal es la más limitada de todas,

because it takes minutes for the tracer to circulate and changes to show up.

pues bastan unos pocos minutos para que el trazador circule

y los cambios se manifiesten.

These techniques collectively help doctors and scientists

Estas técnicas utilizadas en conjunto ayudan a los médicos y científicos

connect what happens in the brain with our behavior.

a relacionar lo que sucede en el cerebro con nuestro comportamiento.

But they’re also limited by how much we still don't know.

Sin embargo, también están limitadas por lo que aún ignoramos.

For example, let's say researchers are interested in studying how memory works.

Por ejemplo, supongamos que los investigadores quieren saber

cómo funciona la memoria.

After asking 50 participants to memorize a series of images while in MRI scanners,

Si se pide a 50 participantes que memoricen una serie de imágenes

mientras se les realiza un examen de IRM,

the researchers might analyze the results

los resultados del estudio permitirían a los investigadores

and discover a number of active brain regions.

descubrir una serie de zonas activas en el cerebro.

Making a link between memory and specific parts of the brain

Establecer un vínculo entre la memoria y partes específicas del cerebro

is an important step forward.

es un gran paso adelante.

But future research would be necessary

Pero sería necesario hacer más investigaciones

to better understand what’s happening in each region,

para entender mejor lo que sucede en cada región,

how they work together,

cómo trabajan en conjunto

and whether the activity is because of their involvement in memory

y si la actividad se debe a que participan en la memoria

or another process occurring simultaneously.

o en otro proceso que ocurre en simultáneo.

More advanced imaging and analysis technology

Es posible que algún día la tecnología y el análisis de imágenes avancen

might one day provide more accurate results

y proporcionen resultados más precisos

and even distinguish

e incluso distingan la actividad de neuronas individuales.

the activity of individual neurons.

Until then, our brains will keep measuring, analyzing, and innovating

Por ahora, el cerebro seguirá midiendo, analizando e innovando

in pursuit of that quest to understand

para lograr entender uno de los fenómenos más sorprendentes

one of the most remarkable things we’ve ever encountered.

que nos haya tocado comprender.