Una investigación del Centro Médico de la
Universidad de Rochester, en Nueva York, Estados Unidos, muestra que un
sistema recientemente descubierto que elimina residuos del cerebro actúa
principalmente durante el sueño. Esta revelación podría transformar la
comprensión de los científicos sobre los efectos biológicos del sueño y
apuntar a nuevas formas de tratar los trastornos neurológicos.
"Este estudio muestra que el cerebro tiene diferentes estados
funcionales cuando duerme y cuando se despierta", explicó Maiken
Nedergaard, codirector del Centro de Neuromedicina Traslacional del
Centro Médico de la Universidad de Rochester (URMC, en sus siglas en
inglés) y autor principal del trabajo. "De hecho, la naturaleza
reparadora del sueño parece ser el resultado de la liquidación activa de
los subproductos de la actividad neuronal que se acumulan durante la
vigilia", agrega.
El estudio, publicado en la revista 'Science', revela
que el método único en el cerebro para la eliminación de residuos,
conocido como el sistema 'glymphatic', es muy activo durante el sueño,
quitando las toxinas responsables de la enfermedad de Alzheimer y otros
trastornos neurológicos. Además, los investigadores encontraron que
durante el sueño, las células del cerebro se reducen de tamaño, lo que
permite desechar residuos con mayor eficacia.
Se sabe que prácticamente todas las especies de animales, desde la
mosca de la fruta a la ballena franca, duermen en alguna manera, pero
este periodo de latencia tiene importantes inconvenientes, sobre todo
cuando los depredadores están al acecho. Esto ha llevado a pensar que si
el sueño no realiza una función biológica esencial entonces es quizás
uno de los mayores errores de la evolución.
Si bien hallazgos recientes han demostrado que el sueño puede
ayudar a almacenar y consolidar los recuerdos, esos beneficios no
parecen superar la vulnerabilidad, lo que lleva a los científicos a
especular que debe haber una función más esencial para el ciclo de
sueño-vigilia.
Estos nuevos resultados se añaden al descubrimiento realizado el
año pasado por Nedergaard y sus colegas de la existencia de un sistema
único en el cerebro que elimina desechos, hasta ahora desconocido. El
sistema responsable de la eliminación de residuos celulares en el resto
del cuerpo, el sistema linfático, no se extiende a la del cerebro porque
el cerebro mantiene su propio "ecosistema" cerrado y está protegido por
un sistema complejo de puertas de enlace molecular, llamado barrera
sangre-cerebro, que controla estrechamente lo que entra y sale del
cerebro.
Este proceso de limpieza no se había detectado antes porque sólo
se puede observar en el cerebro vivo, algo que no era posible antes de
la llegada de las nuevas tecnologías de la imagen, es decir, la
microscopía de dos fotones. Gracias a estas técnicas, los investigadores
pudieron observar en ratones, cuyos cerebros son muy similares a los
seres humanos, lo que equivale a un sistema de tuberías a caballo entre
los vasos sanguíneos del cerebro y las bombas de líquido cefalorraquídeo
(LCR) a través de los tejidos del cerebro, purgando los residuos al
sistema circulatorio, donde finalmente hacen su camino hacia el sistema
de circulación general de la sangre y, en última instancia, el hígado .
La oportuna eliminación de los residuos desde el cerebro es
esencial en la acumulación incontrolada de proteínas tóxicas tales como
beta-amiloide, que puede conducir a la enfermedad de Alzheimer. De
hecho, casi todas las enfermedades neurodegenerativas se asocian con la
acumulación de productos de desecho de las células.
Una de las pistas que dio a entender que el sistema 'glymphatic'
puede ser más activo durante el sueño fue el hecho de que la cantidad de
energía consumida por el cerebro no disminuye drásticamente mientras
dormimos. Debido a que el bombeo de LCR exige una gran cantidad de
energía, los investigadores especularon con que el proceso de limpieza
puede no ser compatible con las funciones que el cerebro debe realizar
cuando estamos despiertos y procesar activamente la información.
A través de una serie de experimentos en ratones, los científicos
observaron que el sistema 'glymphatic' era casi diez veces más activo
durante el sueño y que el cerebro eliminaba significativamente más
beta-amiloide cuando los roedores estaban dormidos.
Otro hallazgo sorprendente fue que las células en el cerebro
"encogen" en un 60% durante el sueño, una contracción que crea
más espacio entre las células y permite al LCR lavar más libremente a
través del tejido cerebral. En contraste, cuando se está despierto, las
células del cerebro están más cerca entre sí, restringiendo el flujo del
LCR .
Los investigadores observaron que una hormona llamada
noradrenalina es menos activa en el sueño. Este neurotransmisor es
conocido por ser lanzado en ráfagas cuando el cerebro tiene que estar
alerta, por lo general en respuesta al miedo o a otro tipo de estímulo
externo, por lo que los investigadores especulan que la noradrenalina
puede servir como un "maestro regulador" del control de la contracción y
la expansión de las células del cerebro durante los ciclos de
sueño-vigilia.
"Estos resultados tienen implicaciones importantes para tratar
enfermedades de suciedad en el cerebro, como el Alzheimer", dijo
Nedergaard. A su juicio, entender exactamente cómo y cuando el cerebro
activa el sistema 'glymphatic' y limpia los residuos es un primer paso
crítico en los esfuerzos para modular potencialmente este sistema y
hacer que funcione de manera más eficiente.
No hay comentarios:
Publicar un comentario