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Revista chilena de radiología

versión On-line ISSN 0717-9308

Rev. chil. radiol. v.12 n.4 Santiago  2006

http://dx.doi.org/10.4067/S0717-93082006000400006 

Revista Chilena de Radiología. Vol. 12 Nº 4 , año 2006; 164-169

NEURORADIOLOGIA

 

OBTENCION DE MAPAS CORTICALES DE AREAS MOTORA Y VISUAL, CON RESONANCIA MAGNETICA CEREBRAL FUNCIONAL

 

Drs. Rosario Rosales F, Gonzalo Rojas C, Marcelo Gálvez M, Pamela Gallardo G, Lautaro Badilla O.

Servicio de Neurorradiología, Instituto de Neurocirugía Dr. Asenjo. Santiago, Chile.

Dirección para correspondencia


Abstract: Functional magnetic resonance imaging (fMRI) is a non-invasive imaging tool that measure regional cerebral blood flow related changes. Functional MR mapping of the sensory-motor cortex and visual cortex was performed in 24 healthy volunteers. The visual areas in individual subjects were mapped through passively viewing a video stimulus. The activation motor test consisted of a simple hand movement. In both cases, a functional cortical map was obtained. Presurgical mapping of the sensory-motor cortex and visual cortex is a potentially usefull clinical application of fMRI.

Key words: Brain, cortical activity, fMRI, visual areas, motor areas.


Resumen: La resonancia magnética funcional (RMF) es una técnica no invasiva que permite medir los cambios relacionados con flujo sanguíneo cerebral regional. Se efectuó un mapeo de la corteza sensitivo-motora y de la corteza visual en 24 voluntarios sanos. Se mapearon las áreas visuales de los sujetos controles, quienes vieron en forma pasiva un estímulo de video. El test de activación motora consistió en realizar un simple movimiento de mano. En ambos casos se obtuvo un mapeo cortical funcional. El mapeo prequirúrgico de las áreas sensitivo-motora y visual es una aplicación clínica potencialmente útil de la RMF.

Palabras clave: cerebro, actividad cortical, resonancia magnética funcional, áreas visuales, áreas motoras.


Introducción

La RMF funcional utiliza los principios generales que relacionan estrechamente la actividad neuronal con el metabolismo y flujo sanguíneo(1,3). Puede registrar de esta forma cambios hemodinámicos que acompañan la activación neuronal(4,5) y permite evaluar áreas elocuentes como motora, sensitiva, visual, y lenguaje. La resonancia magnética funcional se basa en la sustracción entre las señales emitidas en condición de reposo neuronal y durante actividad neuronal. Así el incremento regional de la actividad neuronal está asociado a un incremento local del metabolismo y perfusión cerebral(6). Considerando esto, y sabiendo que la deoxihemoglobina actúa como un agente de contraste endógeno e intravascular(1,2, 7), tenemos que el incremento de actividad neuronal se traduce en un aumento del flujo sanguíneo con reducción de la deoxihemoglobina y aumento de la oxihemoglobina en el lado venoso del lecho capilar generando con ello aumento de la intensidad de señal por resonancia magnética (RM)(8). Esta técnica se llama contraste-bold (Blood Oxigenation Level Dependent) o dependiente del nivel de oxígeno sanguíneo. Para obtener imágenes con esta técnica, se realizan diferentes test o paradigmas para la estimulación específica de las áreas corticales de interés. Una manera de diseñar los paradigmas es hacerlo en bloques intercalados con tiempos de actividad y tiempos de reposo. Diversos autores(9-11), han trazado mapas somatotópicos de la corteza motora primaria con RMF, con paradigma de movimiento de mano, obteniendo una buena correlación con las áreas determinadas por Brodmann como 4 y 6.

También se han estudiado extensamente las representaciones de las áreas visuales en la corteza cerebral(12,13), utilizando paradigmas de representación de imágenes.

El objetivo de este trabajo es obtener un mapeo cortical de las áreas elocuentes visual y motora utilizando en voluntarios la técnica de RM.

Material y método

Se aplicaron test específicos para la activación de áreas visuales y motoras en 24 voluntarios. En doce voluntarios, cinco mujeres y siete hombres, con un promedio de edad de 33 años, todos diestros, se realizó un test visual. El test aplicado consistió en la proyección, por medio de lentes conectados a un sistema de imágenes digitales, de una figura con el aspecto de una es-piral de colores brillantes en movimiento continuo alternado, con períodos de proyección negra (Figura 1). Esta proyección se realizó simultáneamente en ambos ojos.


Figura 1. Espiral de colores con movimiento utilizado en test visual.

En doce voluntarios, seis hombres y seis mujeres con un promedio de edad de 31 años, se realizó un paradigma motor. Once de los voluntarios eran diestros y uno de ellos zurdo. El paradigma motor consistió en realizar movimientos de cierre y apertura de mano derecha, alternados por períodos de no movimiento. Para que las acciones fueran coordinadas, a cada voluntario se lo sometió a un breve período de entrenamiento previo al test y, durante el examen en el resonador, recibió órdenes previamente establecidas mediante audífonos.

Para el análisis estadístico de las imágenes, se utilizó el software FSL (FMRIB Software Library) v.3.3.7 creado en la Universidad Oxford (http://www.fmrib.ox.ac.uk/fsl/). Los parámetros estadísticos utilizados para fijar el umbral del nivel de significancia son de Z 2.7 aprox., y un valor p < 0.05. Las imágenes se adquirieron en resonador Philips Intera 1.5 T. Se utilizaron secuencias FEEPI, TE/TR 50/3000 ms, flip angle 90°, matriz 64x64, FOV 240x240 mm, voxel de 3.7x3.7 mm, espesor corte 8 mm. Además, se adquiere volumen anatómico T1 (3D -FFE, TE/TR 9.2/25 ms, flip angle 30°, matriz 256x256, FOV 240x240 mm, voxel de 0.94x0.94 mm, y cortes de 1 mm de espesor).

Resultados

Los doce voluntarios a los que se les realizó el test visual presentaron activación bilateral de la corteza visual primaria y secundaria alrededor de la cisura calcarina en ambos lóbulos occipitales, encontrándose en esta zona el área de voxeles de mayor activación (Figuras 2 y 3). El área de extensión de esta activación es bastante uniforme en los exámenes realizados. Todos los voluntarios sometidos al test visual presentaron activación de extensiones variables en las áreas parietales posteriores (Figura 4) y temporales inferiores (Figura 5a). Siete de ellos presentaron activación en las zonas temporales mediales (Figura 5b) y sólo uno de ellos en el área motora suplementaria (Gráfico 1).


Figura 2. Activación bilateral de áreas occipitales en voluntario sometido a test visual, evidenciándose a este nivel los voxels de mayor activación.


Figura 3. (a) Reconstrucción 3D que muestra activación bilateral occipital y de áreas parietales posteriores. (b) Corte sagital con activación occipital en ubicación superior e inferior a la cisura calcarina (ver flecha).


Figura 4. Reconstrucción 3D con activación occipital bilateral y de áreas parietales posteriores.


Figura 5. (a) Activación bioccipital y a nivel temporal inferior. (b) Activación bioccipital y a nivel temporal medial.


Gráfico 1. Gráfico de áreas de activación con estimulación visual en los estudios realizados. V1: Area visual primaria, V2: Area visual Secundaria, AMS: Area Motora Suplementaria.

Los doce controles a los que se les aplicó el test motor presentaron activación en el área sensitivo-motora primaria izquierda, encontrándose en once de ellos en esta área los voxels de mayor activación, los que previamente se habían catalogado de diestros (Figura 6). En el único paciente zurdo, el conjunto de voxels de mayor actividad, se observó en el área sensitivo-motora primaria derecha, coincidente con su lateralidad (Figura 7). En once de los controles se evidenció activación del área sensitivo-motora derecha además de la izquierda (Figuras 8a y 9a). En once casos se observó activación en ambos hemisferios cerebelosos (Figura 10), y también en once de los casos en las cortezas insulares en forma bilateral (Figura 8b, 9b) en un área de extensión variable. En ocho controles se observó activación del área motora suplementaria (Figura 8a). Cuatro de los voluntarios presentaron activación de zonas lenticulares izquierdas y tres de ellos activación de áreas parietales bilaterales (Figura 10). En un solo control se evidenció actividad occipital bilateral y en un solo voluntario actividad talámica (Gráfico 2).


Figura 6. Corte 3D mostrando área de activación motora en área sensitivo-motora primaria izquierda y activación cerebelosa.


Figura 7. Cortes axiales de voluntario zurdo que muestra mayor activación en el área sensitivo-motora primaria derecha en relación a la contralateral. Existe además activación del área motora suplementaria derecha.


Figura 8. (a) Corte axial donde se evidencia activación en el área sensitivo-motora izquierda en forma predominante en control diestro; también hay activación en zona sensitiva-motora primaria derecha, área motora suplementaria (flecha), y áreas parietales. (b) Activación de corteza insular izquierda correspondiente a área somato-sensitiva secundaria.


Figura 9a, b. Corte sagital con activación de área sensitivo-motora primaria izquierda, y corteza insular izquierda.


Figura 10. Corte coronal mostrando activación motora en áreas parietales y cerebelosas bilaterales.


Gráfico 2. Gráfico de áreas de activación con estimulación motora en los estudios realizados. S1-M1: Area sensitivo-motora primaria, AMS: Area motora suplementaria.

Discusión

Para analizar los resultados obtenidos, debemos recordar en primer lugar que la vía visual incluye: nervios ópticos-quiasma-cintilla-núcleo-genicular lateral y finalmente la corteza visual. La representación de cada mitad del campo visual corresponde a la corteza visual primaria contralateral. La corteza visual primaria se encuentra en el polo posterior del hemisferio cerebral, casi exclusivamente en la superficie medial. En algunas personas se extiende a la parte más lateral del polo(14).

Los campos superiores se localizan por debajo de la cisura calcarina, y los campos inferiores por encima de ella. Casi la mitad de toda esta superficie corresponde a la representación de la fovéa y de la región inmediatamente adyacente a la misma, es decir el área de mayor agudeza visual. El área visual primaria (V1) corresponde al área 17 de Brodmann; también se llama corteza estriada, porque contiene bandas de sustancia blanca en la capa 4 (la estría de Gennari). Inmediatamente en ubicación superior e inferior a la corteza visual primaria se encuentra el área V2 o corteza visual secundaria. Las áreas V1 y V2 son sensibles a la orientación de los estímulos, a su color y los contornos de las formas. Hay otra área visual más pequeña, el área V4, que responde a las formas y se ubica en situación antero-inferior a V2. Desde las cortezas visuales primaria y secundaria, la información va hacia las cortezas temporal y parietal por dos vías diferentes, que además realizan funciones distintas(14). Una de ellas es la vía ventral o temporal que conecta el área V4 con la zona temporal inferior. Esta vía ventral de conexión responde al color y la forma. El reconocimiento de rostros y de otras formas complejas depende de la corteza temporal inferior.

La otra vía de información es la vía dorsal, que a través de V2 y V1 se extiende a las áreas temporales medias, temporales súpero-mediales y parietales, las que intervienen en la representación del mundo visual y en la planificación del movimiento. Las neuronas temporales medias se estimulan con el movimiento, las neuronas parietales reciben esta información e intervienen en la puesta de la información visual al servicio de los sistemas motores y en la compensación de la alteración de la visión resultante de estos movimientos(14).

Considerando lo anterior, el test elegido para la activación visual debería lograr estimular el mayor número de áreas comprometidas en este proceso. En estudios previos, se observó que las imágenes, al ser oscilantes, van a provocar una activación mayor a lo largo de la cisura calcarina. Barton et al.(12) demostraron que además de las cortezas visuales primarias y segundaria, se observaba activación en áreas témporo-occipitales cuando el estímulo es un objeto en movimiento que se debe seguir visualmente. Además, otros estudios aportaron que los estímulos visuales con color lograban activar tanto las vías visuales ventrales como dorsales(15).

En la totalidad de los controles estudiados en este trabajo, se obtuvo activación en las áreas V1-V2. Siete de los controles estudiados presentaron activación en el área temporal medial y todos en áreas parietales que corresponderían a la vía dorsal que interviene en la representación del mundo visual y en la percepción del movimiento. En la totalidad de los controles se observó activación en las áreas temporales inferiores, que corresponden a la vía ventral, que a su vez responde a estímulos de color y forma. Estas áreas de activación coinciden con las descritas en la literatura ante estímulos visuales(15-18). Además, se puede agregar que el estímulo elegido para realizar el test fue suficiente para lograr una estimulación de las áreas V1-V2, además de las vías dorsal y ventral de transmisión de información visual. La extensión de la activación de áreas visuales fue similar en ambos sexos en la totalidad de los controles estudiados, lo cual ya había sido observado en trabajos previos(19).

En relación al análisis del test motor, se debe considerar que anatómicamente la circunvolución precentral contralateral (área Brodmann 4) se denomina corteza motora primaria. Los mapas motores muestran disposición ordenada de las áreas de control para la cara, dedos, manos, brazo, tronco, pierna, pie a lo largo de la circunvolución. Los dedos, manos y cara tienen representaciones desproporcionadas y grandes en el área motora primaria. Considerando esto para el test motor, se eligió movimientos consecutivos de mano derecha.

El área 6 de Brodmann recibe el nombre de área premotora y se ubica en la región anterior a la circunvolución precentral en la superficie lateral y medial de la corteza. Existen cuatro áreas premotoras principales, dos en la parte lateral de la convexidad y dos en la parte medial. Las áreas laterales se denominan área premotora ventral y lateral dorsal. Las áreas mediales se denominan área motora suplementaria y área motora supra callosa. Las áreas premotoras se estimulan con movimientos más complejos que el área motora primaria(14).

El área motora suplementaria tiene relación con la coordinación entre los dos hemisferios.

Las áreas premotoras reciben aferencias importantes procedentes de las áreas 5 y 7 (circunvolución post-central) y así como del área 46 de la corteza prefrontal.

Las áreas premotoras y la corteza motora primaria también reciben señales aferentes proce-dentes de los ganglios basales y el cerebelo, a través de los núcleos localizados en el tálamo ventrolateral.

Los movimientos que son iniciados inter-namente por el sujeto, como por ejemplo las secuencias de movimientos de los dedos, implican sobre todo el área motora suplementaria. Los movimientos desencadenados por acontecimientos sensoriales externos implican principalmente las áreas premotoras laterales. Los movimientos en secuencias complejas activan el área motora suplementaria(14).

Además, debemos considerar que la corteza sensitiva también está relacionada con un movimiento de cierre y apertura de mano, como el que se aplicó en el test.

La corteza sómato-sensitiva tiene tres divisiones principales: la corteza sómato-sensitiva primaria, secundarias, y parietal posterior.

La corteza sómato-sensitiva primaria (S1), forma parte de la porción más anterior del lóbulo parietal, desde la circunvolución post-central, comenzando en la cisura de Rolando y extendiéndose hacia atrás hasta los surcos post-central e intraparietal. La circunvolución post-central también se extiende de la pared interna del hemisferio hasta la circunvolución del cuerpo calloso. La corteza parietal posterior se encuentra inmediatamente por detrás de S1.

La corteza sómato-sensitiva secundaria (S2) está situada sobre el opérculo parietal del surco lateral (cisura de Silvio); esta área se encuentra por fuera de S1 y se extiende lateralmente hasta la corteza de la ínsula formando el borde superior del surco lateral(14).

En todos los controles se obtuvo activación de la corteza sensitivo-motora primaria que fue predominante a izquierda, excepto en un control zurdo. Con el test motor realizado también se logró activación de la corteza motora suplementaria en ocho pacientes, lo que puede estar en relación a cierto grado de dificultad de estos voluntarios para realizar el movimiento requerido, ya que en general esta zona se estimula con movimientos de mayor complejidad (20-22).

En once de los doce pacientes se encontró activación cerebelosa que estaría en relación a funciones de coordinación. La activación de la corteza insular bilateral en once controles, está relacionada con la activación de áreas sómato-sensitivas secundarias.

La activación de áreas cerebelosas, talámicas y lenticulares observada en los controles a los cuales se les realizó el test motor, se ha descrito en trabajos previos(23, 24).

En esta experiencia, once de los doce sujetos presentaron activación del área sensitivo-motora ipsilateral con los movimientos de mano derecha, lo que es un porcentaje alto si se considera un estudio previo que había demostrado bilateralidad de las zonas de activación, especialmente con movimientos de mano izquierda y en menor porcentaje con movimientos de mano derecha(25).

Conclusión

La RMF es un método no invasivo que permite realizar un mapeo de áreas corticales elocuentes, en este caso visual y motora, utilizando para ello los paradigmas y parámetros de análisis estadísticos adecuados. Realizar una adecuada experiencia en controles permite determinar pará-metros necesarios para que la RMF se convierta en una herramienta clínica de importancia en la planificación neuroquirúrgica, además del estudio de funciones superiores que permiten su aplicación diagnóstica en diferentes patologías tales como: síndrome de déficit atencional, síndromes fóbicos y alteraciones del lenguage.

Agradecimientos

Damos gracias a todos nuestros controles cuya buena voluntad permitió la realización de este estudio.

 

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Servicio de Neurorradiología, instituto de Neurocirugía Dr. Asenjo. Santiago, Chile.

Correspondencia: Dra. Rosario Rosales F.
rosales.rosario@gmail.com