Propósito: Las imagenes por tensor de difusión (ITD o DTI) puede proporcionar información sobre la ultraestructura del cerebro mediante la cuantificación de difusión de agua. Nuestro objetivo fue evaluar el valor de DTI en detectar los efectos agudos del alcohol sobre los cerebros humanos saludables.
MATERIALES y métodos: Se estudiaron dieciséis voluntarios sanos con imágenes convencionales de RM DTI previo y luego de 0,5, 1, 2 y 3 horas después del inicio de la administración de alcohol aguda. Dos parámetros DTI, la anisotropía fraccional (FA) y el coeficiente de atenuación de la difusión ADC, se midieron en el lóbulo frontal, cápsula interna, cápsula externa, circunvolución precentral, circunvolución postcentral, tálamo, pedúnculo cerebeloso medio y tallo cerebral. La concentración de alcohol por el aliento (BrACs) fue medido en cada punto de tiempo después de beber para estimar la concentración sanguínea de alcohol (BACs).
RESULTADOS: No se encontraron anormalidades por las imágenes de RM convencional en cualquier punto de tiempo en ninguno de los sujetos en estudio. Los valores de ADC del lóbulo frontal, tálamo y pedúnculo cerebeloso medio se redujeron significativamente, alcanzando un valor mínimo a las 1 o 2 horas, y los valores de FA del lóbulo frontal se aumentaron significativamente, alcanzando un valor máximo en 0,5 horas en ambas dosis. BrAC (BAC) estuvo considerablemente aumentado hasta alcanzar un pico en 0,5 horas en ambas dosis para luego disminuir gradualmente.
CONCLUSIONES: La imagen por tensor de difusión (DTI) puede detectar cambios en el cerebro tras el consumo de alcohol aguda que no son detectables por las imágenes de RM convencional.
El lóbulo frontal, el tálamo y el pedúnculo cerebeloso medio son más vulnerables a los efectos del consumo de alcohol aguda. DTI es más eficaz que BrAC o BAC para la detección de cambios inducidos por el alcohol en el cerebro humano.
Introducción:
La DTI ha sido introducido en el diagnóstico de las condiciones de la enfermedad, como el accidente cerebrovascular agudo, esclerosis múltiple, y la isquemia cerebral.
En relación con el consumo de alcohol crónica y en muchos estudios previos de DTI se han reportado una FA menor en ciertas regiones del cerebro: por ejemplo, en la rodilla del cuerpo calloso; el centro semioval; los sitios frontales y superiores, como el fórceps frontal, las cápsulas internas y externas y el fornix. Las DTI nos ha revelado evidencia para la interrupción del flujo microstructral en la sustancia blanca de hombres y mujeres alcohólicos,
Las DTI permitierón examinar el efecto del consumo de alcohol excesivo crónico sobre la integridad microestructural de las principales fibras en vivo.
A nuestro conocimiento, no existe ningún reporte de DTI para evaluar el impacto de la administración de alcohol aguda sobre la difusión del agua en el cerebro humano; nos presumen que DTI puede detectar los efectos de la administración de alcohol aguda en saludable joven cerebro humano que son difíciles de evaluar con imágenes de RM convencional.
Sujetos en estudio:
Dieciséis sujetos sanos, 8 hombres y 8 mujeres, con una edad promedio de 26 ± 1.1 años, fueron reclutados para el estudio. Hemos estudiado a los voluntarios adultos utilizando un diseño de medidas repetidas. Los 16 voluntarios al azar fueron divididos en dos grupos: un grupo de dosis bajas (0,45 g/kg) (n = 8) y un grupo de dosis alta (0.65 g/kg) (n = 8). El alcohol fue dada en forma de vino (53% del volumen de alcohol vino de Maotai, 2010, Guizhou Moutai Co. Ltd., Renhuai, Guizhou, China).
Los efectos del Alcohol sobre el sistema nervioso periférico y central.
Una dosis baja de alcohol cambió el estado de ánimo y el comportamiento de las personas que lo probaron. Estaban en un estado de ánimo depresivo (n = 5), con un aumentado discurso (n = 4), mostrarón signos de emoción (n = 6), dolor de cabeza (n = 6) y mareos (n = 3). Los sujetos que recibieron una más alta dosis de alcohol mostraron reacciones como dolor de cabeza (n = 8), mareos (n = 4), náuseas (n = 4), depresión (n = 6) y ofuscación (n = 2). Tenían además problemas de coordinación y control de sus movimientos (ataxia).
En nuestro estudio, el pico de los efectos conductuales para ambas dosis de alcohol se produjeron alrededor de los 60 minutos después de la administración aguda de alcohol.
Ambas dosis produjeron mayores manifestaciones para dolor de cabeza, agitación, mareos, somnolencia u ofuscación.
Discusión:
El Etanol ha demostrado tener muchos efectos adversos en el SNC por depresión de los centros respiratorios y hemodinámicos; la disminución del flujo sanguíneo regional e isquemia cerebral resultante; la formación de radicales libres; con disfunción de Na + / K +-ATPasa; e interrupción de la homeostasis iónica, tales como los efectos sobre la afluencia de iones, incluidos el Na +, Ca2 + y Mg++. El etanol inhibe la actividad de la Na + / K +, la llegada de Na + resultaría en un eflujo posterior de H +, la acumulación intracelular de Na + y un eventual edema citotóxico. Los niveles de ATP se agotan porque fosforilación oxidativa es derogada durante la isquemia resultante de alcohol. Agotamiento de energía concomitante o progresivo durante la isquemia cerebral con la subsiguiente propagaciónpor el fallo de bomba Na + / K + - ATPasa y agrava el edema cerebral citotóxico. In vitro, los astrocitos agudamente expuestos rápidamente a el etanol isosmótico se hinchan.
Las DTI y el ADC podrían ofrecenos una detección en tiempo real y a la diferenciación de la formación del edema. El ADC debe interpretarse en términos de cambios en el coeficiente de difusión del espacio extracelular y su volumen fraccionario relativo al volumen intracelular. Los valores del ADC son útiles para identificar y distinguir el tipo de edema en isquemia. Un ADC reducido sugiere edema citotóxico, y un aumento del ADC en el cerebro indica edema vasogénico.
La disminución del ADC en el tejido cerebral anormal puede atribuirse a hinchazón de las células (edema citotóxico), dado por un pasaje de agua desde el compartimento extracelular al intracelular debido a alteraciones en la homeostasis iónica.
El resultado más importante de nuestro estudio es la demostración del desarrollo de un edema citotóxico en el lóbulo frontal, el tálamo y el pedúnculo cerebeloso medio. La reducción de los valores de ADC con dosis de alcohol en el lóbulo frontal y pedúnculo cerebeloso medio y también en el tálamo, con dosis alta de alcohol sugieren el desarrollo de un edema citotóxico. Se observo que un aumento del ADC puede sugerir una recuperación gradual del edema y puede obtenerse a las 3 horas tras el consumo de alcohol agudo visto tanto en el lóbulo frontal y en el tálamo.
La FA, es una medida normalizada de anisotropía calculado a partir del tensor de difusión, y ha demostrado ser sensibles a los cambios microestructurales en la integridad de la sustancia blanca. La difusión anisotrópica aumenta como resultado de mielinización, el grosor axonal o la mayor cantidad de organización paralela de axones o una combinación de estos 3 factores. En nuestro estudio, no se modificaron significativamente los valores de FA; solo se encontraron alteraciones en el lóbulo frontal. El lóbulo frontal mostró valores aumentados de FA medios en 6 casos y con disminución de su valor medio en 2 casos con la dosis más elevada y en se presentó un promedio mayor del valor de FA en 6 casos, hubo un menor valor medio en 1 sujeto y no hubo alteración en 1 sujeto con dosis bajas.
Nuestro hallazgo puede explicarse por el hecho de que un incremento agudo en el valor de la FA surge de un edema citotóxico, que, reduce el espacio entre los haces de fibras de mielina. La mayor tortuosidad extracelular puede causar mayor restricción de circulación de agua transversal a la dirección de la fibra y por lo tanto un aumento en el valor de la FA.
En extensiones de la materia blanca, la dirección del autovalor mayor representa difusividad en el eje longitudinal del tracto difusividad axial (λ1), que puede modificarse con la interrupción de la integridad axonal y eliminación axonal; los valores más pequeños 2 propios (λ2 y λ3) representan la difusividad radial, que aumenta de forma selectiva con una disminución de la integridad de la mielina.
El hecho de que alteraciones de los valores de ADC y FA mostraban en los lóbulos frontales, tálamo y pedúnculo cerebeloso medio en nuestro estudio apoya el concepto que estas áreas son más vulnerables a los efectos del consumo de alcohol aguda.
Los Lóbulos frontales constituyen la región cortical más grande en el cerebro. El lóbulo frontal está involucrado en funciones como la toma de decisiones; pensamiento creativo; expresión artística; aspectos del comportamiento emocional; memoria de trabajo espacial, lenguaje y control motor. El tálamo sirve como una importante complejo de integración que modula las aferencias a la corteza prefrontal, y se ha sugerido que la corteza prefrontal debe definirse sobre la base de su relación anatómica con el núcleo dorsomedial del tálamo. El núcleos de ventral intermedio del tálamo es el relé del tracto cerebelo - tálamo - cortical; que envía proyecciones principalmente a la corteza motora. Esta vía es importante para el control movimiento. El pedúnculo cerebeloso medio es un tracto de fibras procedentes de los núcleos Pontinas, que envían axones a la corteza cerebelosa contralateral; la mayoría de estos axones pasan por el pedúnculo cerebeloso medio contralateral. Esta vía íntimamente conectada envía información somatosensorial relacionada con el movimiento para la cerebelo. La disminución de la activación del cerebelo bajo condiciones de administración aguda de alcohol ha sido previamente reportedo y subyacen a él, deficiencias en el estado de ánimo, comportamiento, cognición y actividad motora.
Los picos promedio de BrAC en ambos grupos de dosis, que ocurrierón aproximadamente a la media horas después de la aparición de su ingesta, representan el pico de las concentraciones de etanol de la sangre. Por lo tanto, en nuestro estudio, cómo el cerebro está influenciado por la administración aguda de alcohol puede no verse reflejado por BrAC o BAC; La DTI es más eficaz que BrAC o BAC para la detección de cambios inducidos por el alcohol en el cerebro humano.
Kong LM, Zheng WB, Lian GP, Zhang HD. Acute effects of alcohol on the human brain: diffusion tensor imaging study. AJNR Am J Neuroradiol. 2012 May;33(5):928-34.
En relación con el consumo de alcohol crónica y en muchos estudios previos de DTI se han reportado una FA menor en ciertas regiones del cerebro: por ejemplo, en la rodilla del cuerpo calloso; el centro semioval; los sitios frontales y superiores, como el fórceps frontal, las cápsulas internas y externas y el fornix. Las DTI nos ha revelado evidencia para la interrupción del flujo microstructral en la sustancia blanca de hombres y mujeres alcohólicos,
Las DTI permitierón examinar el efecto del consumo de alcohol excesivo crónico sobre la integridad microestructural de las principales fibras en vivo.
A nuestro conocimiento, no existe ningún reporte de DTI para evaluar el impacto de la administración de alcohol aguda sobre la difusión del agua en el cerebro humano; nos presumen que DTI puede detectar los efectos de la administración de alcohol aguda en saludable joven cerebro humano que son difíciles de evaluar con imágenes de RM convencional.
Sujetos en estudio:
Dieciséis sujetos sanos, 8 hombres y 8 mujeres, con una edad promedio de 26 ± 1.1 años, fueron reclutados para el estudio. Hemos estudiado a los voluntarios adultos utilizando un diseño de medidas repetidas. Los 16 voluntarios al azar fueron divididos en dos grupos: un grupo de dosis bajas (0,45 g/kg) (n = 8) y un grupo de dosis alta (0.65 g/kg) (n = 8). El alcohol fue dada en forma de vino (53% del volumen de alcohol vino de Maotai, 2010, Guizhou Moutai Co. Ltd., Renhuai, Guizhou, China).
Los efectos del Alcohol sobre el sistema nervioso periférico y central.
Una dosis baja de alcohol cambió el estado de ánimo y el comportamiento de las personas que lo probaron. Estaban en un estado de ánimo depresivo (n = 5), con un aumentado discurso (n = 4), mostrarón signos de emoción (n = 6), dolor de cabeza (n = 6) y mareos (n = 3). Los sujetos que recibieron una más alta dosis de alcohol mostraron reacciones como dolor de cabeza (n = 8), mareos (n = 4), náuseas (n = 4), depresión (n = 6) y ofuscación (n = 2). Tenían además problemas de coordinación y control de sus movimientos (ataxia).
En nuestro estudio, el pico de los efectos conductuales para ambas dosis de alcohol se produjeron alrededor de los 60 minutos después de la administración aguda de alcohol.
Ambas dosis produjeron mayores manifestaciones para dolor de cabeza, agitación, mareos, somnolencia u ofuscación.
Discusión:
El Etanol ha demostrado tener muchos efectos adversos en el SNC por depresión de los centros respiratorios y hemodinámicos; la disminución del flujo sanguíneo regional e isquemia cerebral resultante; la formación de radicales libres; con disfunción de Na + / K +-ATPasa; e interrupción de la homeostasis iónica, tales como los efectos sobre la afluencia de iones, incluidos el Na +, Ca2 + y Mg++. El etanol inhibe la actividad de la Na + / K +, la llegada de Na + resultaría en un eflujo posterior de H +, la acumulación intracelular de Na + y un eventual edema citotóxico. Los niveles de ATP se agotan porque fosforilación oxidativa es derogada durante la isquemia resultante de alcohol. Agotamiento de energía concomitante o progresivo durante la isquemia cerebral con la subsiguiente propagaciónpor el fallo de bomba Na + / K + - ATPasa y agrava el edema cerebral citotóxico. In vitro, los astrocitos agudamente expuestos rápidamente a el etanol isosmótico se hinchan.
Las DTI y el ADC podrían ofrecenos una detección en tiempo real y a la diferenciación de la formación del edema. El ADC debe interpretarse en términos de cambios en el coeficiente de difusión del espacio extracelular y su volumen fraccionario relativo al volumen intracelular. Los valores del ADC son útiles para identificar y distinguir el tipo de edema en isquemia. Un ADC reducido sugiere edema citotóxico, y un aumento del ADC en el cerebro indica edema vasogénico.
La disminución del ADC en el tejido cerebral anormal puede atribuirse a hinchazón de las células (edema citotóxico), dado por un pasaje de agua desde el compartimento extracelular al intracelular debido a alteraciones en la homeostasis iónica.
El resultado más importante de nuestro estudio es la demostración del desarrollo de un edema citotóxico en el lóbulo frontal, el tálamo y el pedúnculo cerebeloso medio. La reducción de los valores de ADC con dosis de alcohol en el lóbulo frontal y pedúnculo cerebeloso medio y también en el tálamo, con dosis alta de alcohol sugieren el desarrollo de un edema citotóxico. Se observo que un aumento del ADC puede sugerir una recuperación gradual del edema y puede obtenerse a las 3 horas tras el consumo de alcohol agudo visto tanto en el lóbulo frontal y en el tálamo.
La FA, es una medida normalizada de anisotropía calculado a partir del tensor de difusión, y ha demostrado ser sensibles a los cambios microestructurales en la integridad de la sustancia blanca. La difusión anisotrópica aumenta como resultado de mielinización, el grosor axonal o la mayor cantidad de organización paralela de axones o una combinación de estos 3 factores. En nuestro estudio, no se modificaron significativamente los valores de FA; solo se encontraron alteraciones en el lóbulo frontal. El lóbulo frontal mostró valores aumentados de FA medios en 6 casos y con disminución de su valor medio en 2 casos con la dosis más elevada y en se presentó un promedio mayor del valor de FA en 6 casos, hubo un menor valor medio en 1 sujeto y no hubo alteración en 1 sujeto con dosis bajas.
Nuestro hallazgo puede explicarse por el hecho de que un incremento agudo en el valor de la FA surge de un edema citotóxico, que, reduce el espacio entre los haces de fibras de mielina. La mayor tortuosidad extracelular puede causar mayor restricción de circulación de agua transversal a la dirección de la fibra y por lo tanto un aumento en el valor de la FA.
En extensiones de la materia blanca, la dirección del autovalor mayor representa difusividad en el eje longitudinal del tracto difusividad axial (λ1), que puede modificarse con la interrupción de la integridad axonal y eliminación axonal; los valores más pequeños 2 propios (λ2 y λ3) representan la difusividad radial, que aumenta de forma selectiva con una disminución de la integridad de la mielina.
El hecho de que alteraciones de los valores de ADC y FA mostraban en los lóbulos frontales, tálamo y pedúnculo cerebeloso medio en nuestro estudio apoya el concepto que estas áreas son más vulnerables a los efectos del consumo de alcohol aguda.
Los Lóbulos frontales constituyen la región cortical más grande en el cerebro. El lóbulo frontal está involucrado en funciones como la toma de decisiones; pensamiento creativo; expresión artística; aspectos del comportamiento emocional; memoria de trabajo espacial, lenguaje y control motor. El tálamo sirve como una importante complejo de integración que modula las aferencias a la corteza prefrontal, y se ha sugerido que la corteza prefrontal debe definirse sobre la base de su relación anatómica con el núcleo dorsomedial del tálamo. El núcleos de ventral intermedio del tálamo es el relé del tracto cerebelo - tálamo - cortical; que envía proyecciones principalmente a la corteza motora. Esta vía es importante para el control movimiento. El pedúnculo cerebeloso medio es un tracto de fibras procedentes de los núcleos Pontinas, que envían axones a la corteza cerebelosa contralateral; la mayoría de estos axones pasan por el pedúnculo cerebeloso medio contralateral. Esta vía íntimamente conectada envía información somatosensorial relacionada con el movimiento para la cerebelo. La disminución de la activación del cerebelo bajo condiciones de administración aguda de alcohol ha sido previamente reportedo y subyacen a él, deficiencias en el estado de ánimo, comportamiento, cognición y actividad motora.
Los picos promedio de BrAC en ambos grupos de dosis, que ocurrierón aproximadamente a la media horas después de la aparición de su ingesta, representan el pico de las concentraciones de etanol de la sangre. Por lo tanto, en nuestro estudio, cómo el cerebro está influenciado por la administración aguda de alcohol puede no verse reflejado por BrAC o BAC; La DTI es más eficaz que BrAC o BAC para la detección de cambios inducidos por el alcohol en el cerebro humano.
Kong LM, Zheng WB, Lian GP, Zhang HD. Acute effects of alcohol on the human brain: diffusion tensor imaging study. AJNR Am J Neuroradiol. 2012 May;33(5):928-34.
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