Como si no tuviéramos motivos suficientes para dormir al menos ocho horas, ahora necesitamos una más. Las neuronas todavía están activas durante el sueño. Puede que no nos demos cuenta, pero el cerebro aprovecha este periodo de recarga para deshacerse de la basura que se ha acumulado durante las horas de vigilia.
Dormir es algo así como un reinicio suave. Sabíamos que las ondas cerebrales lentas tenían algo que ver con el sueño reparador; Investigadores de la Facultad de Medicina de la Universidad de Washington en St. Louis ahora han descubierto por qué. Cuando estamos despiertos, nuestras neuronas necesitan energía para realizar tareas complejas, como resolver problemas y memorizar cosas. El problema es que después de consumir estos nutrientes quedan residuos. Mientras dormimos, las neuronas utilizan estas ondas rítmicas para ayudar a mover el líquido cefalorraquídeo a través del tejido cerebral, eliminando los desechos metabólicos en el proceso.
En otras palabras, las neuronas necesitan eliminar los desechos para que no se acumulen y contribuyan potencialmente a enfermedades neurodegenerativas. «Las neuronas actúan como organizadoras principales del aclaramiento cerebral», afirmó el equipo de investigación de WUSTL en un estudio publicado recientemente en Naturaleza.
Triturador de basura incorporado
Los cerebros humanos (y los de otros organismos superiores) evolucionaron hasta tener miles de millones de neuronas en el tejido funcional, o parénquima, del cerebro, que está protegido por la barrera hematoencefálica.
Todo lo que hacen estas neuronas genera desechos metabólicos, a menudo en forma de fragmentos de proteínas. Otros estudios Descubrió que estos fragmentos pueden contribuir a enfermedades neurodegenerativas como la enfermedad de Alzheimer.
El cerebro tiene que deshacerse de sus desechos de alguna manera, y lo hace a través de lo que llamamos sistema glifático (no, no es un error tipográfico), que transporta líquido cefalorraquídeo que saca los desechos del parénquima a través de canales ubicados cerca de los vasos sanguíneos. Sin embargo, esto todavía dejaba preguntas: ¿qué impulsa realmente al sistema glinfático a hacer esto y cómo? El equipo de WUSTL quería averiguarlo.
Para ver qué le decía al sistema glifático que arrojara desechos, los científicos realizaron experimentos en ratones, insertando sondas en sus cerebros y colocando electrodos en los espacios entre las neuronas. Luego anestesiaron a los ratones con ketamina para inducir el sueño.
Las neuronas dispararon fuertes corrientes cargadas después de que los animales se durmieron. Aunque las ondas cerebrales bajo anestesia eran en su mayoría largas y lentas, inducían ondas de corriente correspondientes en el líquido cefalorraquídeo. Luego, el líquido fluiría a través de la duramadre, la capa externa de tejido entre el cerebro y el cráneo, llevando consigo los desechos.
solo enjuague
Los científicos querían estar seguros de que las neuronas eran en realidad la fuerza que ponía en acción el sistema glifático. Para hacer esto, necesitaron modificar genéticamente los cerebros de algunos ratones para casi eliminar la actividad neuronal mientras dormían (aunque no hasta el punto de muerte cerebral), dejando al resto de los ratones intactos para comparar.
En estos ratones modificados, las ondas cerebrales largas y lentas vistas antes eran indetectables. Como resultado, ya no se empujaba el líquido para sacar los desechos metabólicos del cerebro. Esto sólo podría significar que las neuronas tenían que estar activas para que funcionara el ciclo de autolimpieza del cerebro.
Además, el equipo de investigación descubrió que había fluctuaciones en las ondas cerebrales de los ratones no modificados, y se pensaba que las ondas ligeramente más rápidas se dirigían hacia los desechos que eran más difíciles de eliminar (al menos, eso es lo que asumieron los investigadores). No es diferente a lavar un plato y luego fregar un poco más fuerte en los lugares donde hay residuos especialmente rebeldes.
Los investigadores también descubrieron por qué experimentos anteriores produjeron resultados diferentes. Debido a que la eliminación del líquido cefalorraquídeo que transporta desechos depende en gran medida de la actividad neuronal, el tipo de anestésico utilizado era importante: los anestésicos que inhiben la actividad neuronal pueden interferir con los resultados. Otros experimentos anteriores han funcionado mal debido a las lesiones causadas por métodos más antiguos e invasivos de implantación de hardware de monitoreo en el tejido cerebral. Esto también alteró las neuronas.
«Las metodologías experimentales que utilizamos aquí evitan en gran medida el daño agudo al parénquima cerebral, proporcionando así estrategias valiosas para futuras investigaciones sobre la dinámica neuronal y la depuración cerebral», dijo el equipo en el mismo comunicado. para estudiar.
Ahora que se sabe que las neuronas ponen en movimiento el sistema glifático, se puede prestar más atención a las complejidades de este proceso. Descubrir más sobre la acumulación y eliminación de desechos metabólicos podría contribuir a nuestra comprensión de las enfermedades neurodegenerativas. Definitivamente es algo en lo que pensar antes de quedarse dormido.
Naturaleza, 2024. DOI: 10.1038/s41586-024-07108-6
