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La neuroimagen, un tema que te obliga a saber de todo: Felipe Orihuela Espina

Santa María Tonantzintla, Puebla, a 16 de enero. Hacer neuroimagen requiere de  mucho trabajo de laboratorio y de mucho trabajo teórico, y "es un tema precioso que te obliga a saber de todo".

            Así lo afirma el doctor Felipe Orihuela Espina, investigador del Instituto Nacional de Astrofísica, Óptica y Electrónica (INAOE), quien se dedica a la neuroimagen, técnica que une las ciencias computacionales y la medicina y que permite conocer cómo funciona y trabaja el cerebro.

            El doctor Orihuela realizó sus estudios de doctorado en la Universidad de Birmingham, Reino Unido. Trabajó como investigador asociado en el Imperial College de Londres con los profesores Lord Darzi y Yang, donde colaboró con clínicos e ingenieros para contribuir a la comprensión del proceso de aprendizaje del cirujano a nivel neuronal y evaluar sus requerimientos neuroergonómicos en la cirugía robótica mínimamente invasiva. Trabaja en el INAOE desde 2011.

            El doctor Orihuela está interesado en técnicas de análisis de origen estadístico y topológico con el fin de entender e interpretar los datos.  Tiene particular interés en la aplicación de estas técnicas de análisis e interpretación en neuroimágenes médicas.  Sus principales temas de investigación son visión por computadora, modelado topológico y estadístico, modelado basado en la física, representación del conocimiento, neuroimágenes con particular énfasis en neuroimagen óptica funcional (fNIRS), pero también resonancia magnética y funcional y electroencefalografía, aplicaciones en neuroergonomía quirúrgica, neuro-rehabilitación y rehabilitación virtual.

            En entrevista, el doctor Orihuela comenta que su incursión en la neuroimagen se dio por casualidad: "Yo soy originalmente ingeniero de Hardware, y cuando  llegué a Inglaterra cometí un error de traducción y traduje Ingeniería en Computación como Computer Science, pero con tan buena suerte que ello me apasionó. En ese momento me metieron en un proyecto basado en física sobre la retina humana, tema del que no sabía nada. Tampoco sabía nada de imagen. Ahí aprendí que no sólo tenía que saber de computación, sino también de toda la base que acompañaba aquello: Física, Química, Biología, Matemáticas, Estadística..."

            El investigador expresa que una neuroimagen es una imagen del sistema nervioso. "La imagen es un tensor de datos, normalmente pensamos en una fotografía, pero puede ser una resonancia magnética, un volumen en 3D, un ultrasonido en el 4D. Cualquier técnica que extraiga información del sistema nervioso es una neuroimagen. Hay más de 40 tipos de neuroimagen. Obviamente no abarco todas, yo me centro más en espectroscopia infrarroja difusa y un poco en EEG y resonancia magnética".

            A lo largo de los años el doctor Orihuela ha desarrollado distintos proyectos de neuroimagen en los que ha colaborado con médicos cirujanos, neurólogos, neurocirujanos y oftalmólogos. Actualmente tiene un proyecto Conacyt de Ciencias Básica que tiene que ver con la interpretación. "La interpretación desde el punto de vista matemático formal consiste en confirmar que un determinado modelo matemático es consistente con unas observaciones dadas. Desde el punto de vista más humano, la interpretación es decirle al médico lo que tienen sus datos dado el modelo matemático que escogí, pero estrictamente es que, con base en los datos de neuroimagen, podemos decir qué está pasando".

En cuanto a lo que se busca lograr con estas interpretaciones, el doctor Orihuela señala que ello depende mucho de las preguntas que tenga el médico. "Por ejemplo, cuando he trabajado con cirujanos en concreto ellos querían saber cómo un cirujano aprende cuando realiza una laparoscopía, una endoscopia, una cirugía abierta, un corte de tejido, quieren saber qué está ocurriendo en su cerebro, cómo éste asimila la tarea, evita errores, se mantiene alerta. A veces diseñan un experimento, se toman los datos y a mí me toca poner una matemática que de alguna manera decodifique la información y la traduzca a una interpretación para saber si el cirujano lleva a cabo menos movimientos, si estos son más suaves, si la carga cognitiva es más alta y por ende ante una situación de peligro va a reaccionar de determinada manera. También podemos proponer un modelo de corte predictivo que diga que tal persona tiene una alta probabilidad de aprender o no una tarea determinada en un determinado periodo de tiempo. Ahora la gente de neurología --que no son cirujanos-- quiere saber, dada una terapia de rehabilitación, cómo responde un paciente al que se le ha dado una toxina. Es un concepto que llama reorganización funcional, quieren saber si con la toxina una función de una parte dañada del cerebro pasó de un lugar a otro, y eso tiene sus implicaciones: hay ciertas rutas de reorganización que son más benignas y a mí me toca ponerle las matemáticas, la estadística, y eventualmente le digo al médico a qué lugar se fue esa función".

El cerebro no sólo es aprendizaje, agrega el investigador, el cerebro también explora, infiere, hace muchas cosas. "En concreto me centro en un concepto al que llamamos conectividad efectiva. El cerebro funciona con dos principios básicos: el principio de segregación y el de integración. En la segregación cada área del cerebro se encarga de una cosa muy sencilla, pero si yo quiero agarrar una taza, no me vale sólo la parte segregacional, no vale que el cerebro haga sólo una cosa independiente sino que las distintas áreas colaboren para llevar a cabo una tarea más compleja, que es agarrar algo. Esa parte se llama integración, aquí las partes del cerebro tienen que colaborar y para que esto se lleve a cabo se deben dar una serie de circunstancias: que estén conectadas entre ellas. Una de estas condiciones es la que se llama la conectividad efectiva. Que un área del cerebro cause la actividad de otra, eso es lo que estamos estudiando".

El doctor Orihuela informa que ahora empieza a trabajar en una submodalidad de NIRS que es DCS (diffusion correlation spectroscopy) basada en la luz como si fuera una onda. "Tengo solicitado otro proyecto de una modalidad de global NIRS, que consiste en llevar la neuroimagen a sitios remotos, donde no haya nada, lo que tiene sus implicaciones en el diseño de políticas públicas".

Finalmente, apunta que no es posible hacer neurociencias in vivo sin neuroimágenes: "in vitro sí, pero in vivo si no es con neuroimagen no se puede porque el sensado del sistema nervioso se basa en la neuroimagen. Es un tema precioso porque te obliga a saber un poco de todo".