Kenneth Kwong

Al unirse al equipo del Centro de Resonancia Magnética Nuclear del MGH (MGH-NMR), Kwong se interesó por la perfusión (la distribución de sangre y nutrientes en los tejidos) y la difusión (la detección de la dispersión aleatoria de partículas, principalmente agua) en tejidos vivos. Junto con la estudiante de posgrado del MIT, Daisy Chien, y sus colegas Richard Buxton, Tom Brady y Bruce Rosen, fue uno de los primeros en incursionar en el campo de la imagen de difusión cerebral , que a su vez fue inaugurado por los experimentos pioneros de Denis Le Bihan. En un artículo presentado en 1988 en la Sociedad de Resonancia Magnética en Medicina, el grupo del MGH fue el primero en demostrar la anisotropía de difusión en el cerebro humano, afirmando: "... observamos diferentes patrones de difusión paralelos y perpendiculares a la línea media del cerebro, lo cual fue reproducible y dependió únicamente de la dirección del gradiente de codificación de difusión con respecto al cerebro, independientemente del gradiente físico utilizado ". ^{[ 1 ]} Esta anisotropía es el principio fundamental que subyace al método moderno de tractografía por resonancia magnética y conectómica estructural (la visualización in vivo de las fibras axonales que conectan las neuronas en el cerebro). Chien y Kwong luego utilizaron sus primeras técnicas de difusión para estudiar pacientes humanos con accidente cerebrovascular. En circunstancias técnicamente exigentes (una resonancia magnética de campo bajo utilizando imágenes convencionales, ubicada en un remolque de estacionamiento cerca del MGH) fueron los primeros en demostrar en sujetos humanos ^{[ 2 ]} la caída temprana en la difusividad observada en el infarto agudo en gatos por Moseley. ^{[ 3 ]}

En consonancia con su nombramiento conjunto en el Massachusetts Eye and Ear Infirmary, él y sus colegas pudieron demostrar que la resonancia magnética (RM) podía utilizarse para estudiar la difusión y el flujo en el ojo vivo. Él y sus colegas fueron pioneros en el uso de H₂O ₁₇ ^como trazador de agua en la RM y demostraron que este novedoso método podía utilizarse para medir el flujo sanguíneo cerebral. ^{[ 4 ]}

En 1990, el Centro MGH-NMR recibió el primer equipo clínico de resonancia magnética con imágenes ecoplanares (EPI), capaz de generar imágenes de resonancia magnética en 25  ms. El método EPI demostró ser extremadamente eficaz en el estudio de la perfusión y la difusión, ya que permitió a Kwong y a otros evaluar cambios dinámicos en la señal, como el flujo sanguíneo marcado con agentes de contraste magnético inyectados a través de los sistemas orgánicos.

El grupo del Centro MGH-NMR, liderado por John (Jack) Belliveau, reconoció que los métodos de perfusión dinámica podían adaptarse para demostrar los cambios de perfusión que se producen como resultado del "trabajo" cerebral, por ejemplo , la activación de áreas localizadas de tejido neural a medida que diferentes partes del cerebro participan en tareas. Los resultados trascendentales de Belliveau et al. en 1991 ^{[ 5 ]} , utilizando el contraste de susceptibilidad dinámica, anunciaron la creación de un nuevo campo en el mapeo de la actividad funcional del cerebro humano mediante imágenes de resonancia magnética (fMRI).

Dos avances paralelos en el contraste endógeno sentaron las bases para métodos que permitieran mapear la actividad cerebral sin la inyección de trazadores ni agentes de contraste. Un trabajo contemporáneo realizado una década antes por Thulborn ^{[ 6 ]} y Wright en Stanford había demostrado que los niveles de oxigenación sanguínea podían medirse mediante métodos de RMN. Experimentos posteriores e innovadores de Ogawa et al. y de Turner demostraron que la depleción de oxígeno provocaba caídas significativas en los cambios de la señal de RMN en las grandes venas y en la propia corteza cerebral, respectivamente, mediante un mecanismo de susceptibilidad magnética análogo al utilizado por Belliveau con trazadores exógenos, pero en este caso utilizando la propia sangre desoxigenada como agente de contraste. Al mismo tiempo, John Detre y Alan Koretsky fueron pioneros en métodos para medir directamente la perfusión cerebral utilizando agua con espín invertido ( marcaje de espín arterial ) en modelos animales. Todo esto fue posible sin la introducción de agentes de contraste transportados por la sangre.

Con estos antecedentes, Kwong razonó que los conceptos de mapeo funcional por perfusión cerebral y la evaluación de la oxigenación a partir de señales puramente endógenas podrían combinarse en un método completamente nuevo para estudiar la actividad cerebral humana. En la primavera de 1991 realizó sus primeros experimentos en humanos, demostrando que se podían observar grandes cambios en la señal de resonancia magnética en el cerebro humano tras la exposición a estímulos visuales simples, utilizando tanto la oxigenación sanguínea (BOLD) como el contraste de flujo. Las primeras imágenes de vídeo dinámicas de la actividad cerebral humana aparecieron por primera vez en una reunión de la Sociedad de Resonancia Magnética en Medicina en agosto de 1991 en San Francisco, en una sesión plenaria a cargo de su colega Tom Brady, y posteriormente se publicaron en 1992 en las Actas de la Academia Nacional de Ciencias . ^{[ 7 ]} (en el mismo año en que Ogawa y sus colegas presentaron sus resultados, que posteriormente se publicaron un año después en PNAS. ^{[ 8 ]} Ese mismo número también incluyó el trabajo de Seiji Ogawa , entonces en Bell Labs, quien había realizado hallazgos similares. La mayoría de los investigadores atribuyen a Kwong y Ogawa, de forma independiente, el descubrimiento de lo que ahora se denomina resonancia magnética funcional (fMRI).

La primera publicación de Kwong en este campo, junto con sus primeros experimentos, demostró los dos métodos principales de neuroimagen funcional a partir de señales endógenas. La señal dependiente del nivel de oxigenación, conocida actualmente como BOLD , se ha convertido en la más popular debido a su mayor contraste/ruido general, pero Kwong también demostró que la resonancia magnética podía utilizarse para detectar una señal de flujo sanguíneo mediante el cambio aparente en las tasas de relajación T1 asociadas con la reposición de sangre en el tejido cerebral, y demostró cómo los cambios de señal medidos podían utilizarse para inferir directamente una medición cuantitativa del cambio en la perfusión cerebral. Esto constituye la base de un segundo conjunto de métodos modernos conocidos actualmente como marcaje de espín arterial, cada vez más utilizados cuando se requiere cuantificar la fisiología basal y sus cambios. El trabajo de Kwong fue claramente el primero en este campo en aplicar estos métodos al mapeo del cerebro humano.

La resonancia magnética funcional (RMf) ha demostrado ser de suma importancia en las ciencias clínicas y básicas. En febrero de 2012, más de 299 000 manuscritos coincidían con el término "RMf" en la base de datos PubMed . Esto equivale a un promedio de más de 41 manuscritos publicados por día desde el desarrollo del método original 20 años antes (24 873 artículos en 2011). Hasta la fecha, ningún método ha superado su combinación de precisión, seguridad y fiabilidad en la observación de la función cerebral. Los descubrimientos de Kwong se realizaron durante su etapa como investigador.

En 1993, poco después de sus descubrimientos sobre la resonancia magnética funcional (fMRI), Kwong fue nombrado instructor de radiología . Ascendió a profesor asistente en 1997 y, desde el año 2000, es profesor asociado en la Facultad de Medicina de Harvard.

Kwong es un investigador activo, autor o coautor de 97 artículos publicados entre 1992 y 2011, tras la publicación inicial de su trabajo sobre resonancia magnética funcional (fMRI). Su trabajo más reciente aborda problemas en la medición cuantitativa de la perfusión cerebral, así como estudios sobre los efectos cerebrales de la acupuntura, una práctica médica tradicional china.