Un sensor que utiliza dispositivos cuánticos supera en precisión espacial y temporal a los métodos tradicionales para identificar con antelación enfermedades como la demencia, el Alzheimer y el Parkinson.
Un nuevo sensor cuántico desarrollado por científicos de la Universidad de Sussex en el Reino Unido podría ayudar a los médicos a identificar con extrema precisión y suficiente antelación enfermedades como la demencia, el Alzheimer y el Parkinson.
El sensor puede detectar los campos magnéticos generados cuando las neuronas se activan. Midiendo los cambios neuronales momento a momento, rastrea la velocidad a la que las señales se mueven a través del cerebro.
Este elemento de tiempo es importante porque significa que un paciente podría ser escaneado dos veces con varios meses de diferencia para verificar si la actividad en su cerebro se está desacelerando. Esa desaceleración puede ser un signo de Alzheimer o de otras enfermedades degenerativas del cerebro.
De esta manera, la tecnología introduce un nuevo método para detectar biomarcadores de problemas de salud tempranos, destacan los investigadores en un comunicado.
Resultados precisos
Aikaterini Gialopsou, autora principal del artículo publicado al respecto en Scientific Reports, señala que con su trabajo se demuestra por primera vez que los sensores cuánticos pueden producir resultados muy precisos en términos de espacio y tiempo.
Si bien otras tecnologías han demostrado los beneficios en términos de localización de señales en el cerebro, esta es la primera vez que los sensores cuánticos han demostrado ser más precisos en términos de sincronización de señales.
"Esto podría ser realmente significativo para los médicos y pacientes preocupados por el desarrollo de trastornos cerebrales", añade la investigadora.
Se cree que estos sensores cuánticos son mucho más precisos incluso que los escáneres EEG o fMRI, debido en parte al hecho de que los sensores pueden acercarse al cráneo.
Mejor resolución
La mayor proximidad de los sensores al cerebro no solo puede mejorar la resolución espacial, sino también temporal de los resultados.
Esta doble mejora de la precisión, tanto en el tiempo como en el espacio es muy significativa, ya que indica que las señales cerebrales se pueden rastrear de formas que son inaccesibles para otros tipos de sensores.
"Es la tecnología cuántica la que hace que estos sensores sean tan precisos", explica el profesor Peter Kruger, que dirige el laboratorio de dispositivos y sistemas cuánticos de la Universidad de Sussex.
Y añade: "los sensores contienen un gas de átomos de rubidio. Los rayos de luz láser se iluminan en los átomos, y cuando los átomos experimentan cambios en un campo magnético, emiten luz de manera diferente. Las fluctuaciones en la luz emitida revelan cambios en la actividad magnética del cerebro. Los sensores cuánticos tienen una precisión de milisegundos y varios milímetros".
Tecnología MEG
El sensor, que se basa en una técnica de neuroimagen de alta resolución espacial en tiempo real conocida como magnetoencefalografía (MEG), utiliza una serie de dispositivos cuánticos llamados magnetómetros de bombeo óptico (OPM) para cartogrtafiar los diminutos campos magnéticos generados cuando las neuronas están enviando señales eléctricas.
En el nuevo trabajo, Kruger y su equipo utilizaron su OPM-MEG para registrar los patrones espacio-temporales de las señales neuronales en voluntarios que respondían a estímulos visuales.
Luego compararon estos patrones con los obtenidos por tecnologías convencionales, demostrando que el nuevo sensor es mejor para rastrear las señales cerebrales, tanto en el espacio como en el tiempo.
Si se usa para monitorear a los pacientes durante un período de varios meses, los investigadores dicen que el nuevo sensor podría identificar disminuciones en la velocidad de transmisión de señales cerebrales que pueden estar asociadas con la patología.
Revolución cuántica
Actualmente, los escáneres MEG son costosos y voluminosos, lo que dificulta su uso en la práctica clínica. Su combinación con la tecnología de sensores cuánticos podría ser crucial para transferir los escáneres desde entornos de laboratorio altamente controlados, a entornos clínicos del mundo real.
Gialopsou considera que este desarrollo podría provocar una revolución cuántica en la neurociencia porque podría conducir a un diagnóstico temprano crucial de enfermedades cerebrales, como ELA, EM e incluso Alzheimer.
Si los médicos pudieran detectar estos biomarcadores con precisión y con la antelación suficiente, podrían predecir cómo evolucionará una enfermedad o cómo responderá un paciente al tratamiento.
Referencia
Improved spatio-temporal measurements of visually evoked fields using optically-pumped magnetometers. Aikaterini Gialopsou et al. Scientific Reports volume 11, Article number: 22412 (2021). DOI:https://doi.org/10.1038/s41598-021-01854-7
