El cerebro humano necesita un suministro ininterrumpido de oxígeno para mantener su actividad. La tasa metabólica cerebral de consumo de oxígeno (CMRO ₂ ), que indica cuánta energía consume el cerebro en un momento dado, es un índice clave de la actividad cerebral.

La cuantificación directa de CMRO ₂ es un objetivo importante en neurología, al ser una medida valiosa de la patología tisular ante patologías como el cáncer, el daño cerebral traumático y el accidente cerebrovascular.

Aunque algunos métodos actuales permiten la cuantificación de CMRO ₂, por lo general, no brindan información sobre el momento relativo de los eventos metabólicos y las respuestas vasculares. La mayoría de los enfoques actuales para el seguimiento dinámico de CMRO ₂ se basan en mediciones de la saturación de oxígeno de la hemoglobina y de flujo sanguíneo cerebral.

Precisamente, investigadores de la Universidad de Pensilvania desarrollaron una nueva técnica óptica en la que la tasa metabólica cerebral de consumo de oxígeno no estuviera ligada a la dinámica del flujo sanguíneo y, así, poder obtener una imagen más clara de dicha tasa durante la actividad cerebral.

Monitorización del flujo sanguíneo

La técnica sondea directamente el gradiente de oxígeno del cerebro. El gradiente de oxígeno depende de la diferencia entre las concentraciones de oxígeno dentro de los vasos sanguíneos del cerebro (intravascular) y en las inmediaciones de las células cerebrales (extravascular). Cuando las células cerebrales se vuelven metabólicamente más activas, consumen más oxígeno, lo que hace que este gradiente sea más pronunciado y aporta, a su vez, información sobre la cantidad de oxígeno que se consume. "Por tanto, puede usarse para determinar el CMRO _2. El paso clave fue encontrar una manera de medir simultáneamente la diferencia entre los niveles de oxígeno extravascular e intravascular.", explicó el prof. Sergei A. Vinogradov, investigador principal del estudio.

Este estudio está considerado como el primero en demostrar la capacidad de monitorear el flujo sanguíneo local y los gradientes de oxígeno en los tejidos en tiempo real mientras el cerebro está funcionalmente activo.

De esta forma, abre nuevas posibilidades para la medición dinámica del metabolismo cerebral al revelar detalles adicionales sobre los procesos fisiológicos que acompañan a la actividad neuronal. "Nuestro trabajo ofrece la oportunidad de observar directamente los cambios en el metabolismo cerebral en tiempo real y comparar simultáneamente las respuestas vasculares con las respuestas del metabolismo", concluyó otro de los investigadores, el prof. Andy Shih, investigador principal del Centro de Biología del Desarrollo y Medicina Regenerativa del Instituto de Investigación Infantil de Seattle.