Un estudio sugiere que durante el sueño, el proceso neuronal ayuda a limpiar el cerebro de desechos dañinos
Publicado enpor la Dra. Mónica M. Bertagnolli
Hace tiempo que sabemos que el sueño es un proceso reparador necesario para una buena salud. Las investigaciones también han demostrado que la acumulación de productos de desecho en el cerebro es una de las principales causas de numerosos trastornos neurológicos, incluidas las enfermedades de Alzheimer y Parkinson . Lo que no ha quedado claro es cómo el cerebro sano se “autolimpia” o elimina esos desechos perjudiciales.
Dra. Mónica M. Bertagnolli
Pero un nuevo estudio realizado por un equipo de investigación apoyado en parte por los NIH sugiere que un proceso neuronal que ocurre mientras dormimos ayuda a limpiar el cerebro, lo que nos lleva a despertarnos sintiéndonos descansados y restaurados. Una mejor comprensión de este proceso podría algún día conducir a métodos que ayuden a las personas a funcionar bien con menos horas de sueño. También podría ayudar a los investigadores a encontrar formas potenciales de retrasar o prevenir enfermedades neurológicas relacionadas con los productos de desecho acumulados en el cerebro.
Los hallazgos, publicados en Nature , muestran que, durante el sueño, las redes neuronales del cerebro actúan como una serie de bombas en miniatura, produciendo ondas grandes y rítmicas a través de estallidos sincrónicos de actividad que impulsan fluidos a través del tejido cerebral. Al igual que el proceso de lavar los platos, en el que se utilizan movimientos rítmicos de diferentes velocidades e intensidad para eliminar los residuos, este proceso que tiene lugar durante el sueño elimina los productos de desecho metabólicos acumulados.
El equipo de investigación, dirigido por Jonathan Kipnis y Li-Feng Jiang-Xie de la Facultad de Medicina de la Universidad de Washington en St. Louis, querían comprender mejor cómo el cerebro gestiona sus desechos.
En el laboratorio de Kipnis, admitimos con orgullo ser empiristas porque creemos que hacer experimentos arriesgados (y a veces locos) es lo que hace avanzar la ciencia.
No es una tarea fácil, dado que los miles de millones de neuronas del cerebro humano inevitablemente producen mucha basura durante los procesos cognitivos que nos permiten pensar, sentir, movernos y resolver problemas. Esos productos de desecho también se acumulan en un entorno complejo, que incluye un laberinto lleno de neuronas, vasos sanguíneos y espacios intersticiales interconectados, rodeados por una barrera hematoencefálica protectora que limita el movimiento de sustancias hacia adentro o hacia afuera.
Entonces, ¿cómo mueve el cerebro el líquido a través de esos espacios reducidos con la fuerza necesaria para eliminar los desechos? Investigaciones anteriores sugirieron que la actividad neuronal durante el sueño podría desempeñar un papel importante en esa dinámica de eliminación de desechos. Pero estudios anteriores no habían determinado cómo funciona esto.
Para obtener más información en el nuevo estudio, los investigadores registraron la actividad cerebral en ratones. También utilizaron una sonda de silicio ultrafina para medir la dinámica de fluidos en los espacios intersticiales del cerebro. En ratones despiertos, observaron actividad neuronal irregular y sólo fluctuaciones menores en los espacios intersticiales. Pero cuando los animales descansaban bajo anestesia, los investigadores vieron un gran cambio. Las grabaciones cerebrales mostraron una actividad neuronal fuertemente mejorada, con dos ritmos distintos pero estrechamente acoplados. El equipo de investigación se dio cuenta de que los patrones de ondas estructurados podrían generar una energía fuerte que podría mover pequeñas moléculas y péptidos, o productos de desecho, a través de espacios reducidos dentro del tejido cerebral.
Para asegurarse de que la dinámica de fluidos fuera realmente impulsada por las neuronas, los investigadores utilizaron herramientas que les permitieron desactivar la actividad neuronal en algunas áreas. Esos experimentos demostraron que, cuando las neuronas dejaban de dispararse, las ondas también se detenían. Continuaron mostrando una dinámica similar durante el sueño natural en los animales y confirmaron que la interrupción de esta dinámica de fluidos impulsada por las neuronas afectaba la capacidad del cerebro para eliminar los desechos.
Estos hallazgos resaltan la importancia de este proceso de limpieza durante el sueño para la salud del cerebro. Los investigadores ahora quieren comprender mejor cómo patrones y variaciones específicos en esas ondas cerebrales conducen a cambios en el movimiento de los fluidos y la eliminación de desechos. Esto podría ayudar a los investigadores a encontrar formas de acelerar la eliminación de desechos dañinos, previniendo o retrasando potencialmente ciertas enfermedades neurológicas y permitiendo que las personas necesiten dormir menos.
Referencia:
[1] Jiang-Xie LF, et al . «La dinámica neuronal dirige la perfusión del líquido cefalorraquídeo y el aclaramiento cerebral «. Naturaleza . DOI: 10.1038/s41586-024-07108-6 (2024).
Apoyo de los NIH: Centro Nacional de Salud Complementaria e Integrativa