Ciencia y Tecnología

Descubren cómo el cerebro elimina sus desechos mientras dormimos: "Las neuronas son bombas en miniatura"

Neuronas Pixabay

Hay una paradoja cuando dormimos. Aunque aparentemente estamos tranquilos, nuestro cerebro, lejos de apagarse, está en ebullición. Durante el sueño, las células cerebrales producen ráfagas de impulsos eléctricos que se acumulan en ondas rítmicas, una señal que demuestra que el cerebro está activo. Pero, ¿por qué?

Las ondas cerebrales lentas se asocian con un sueño reparador y refrescante. Pero ahora, científicos de la Facultad de Medicina de la Universidad de Washington en St. Louis (EEUU), han descubierto que esas ondas ayudan a eliminar los desechos del cerebro durante el sueño. Y es que las células nerviosas se coordinan para producir ondas rítmicas, que impulsan el líquido cefalorraquídeo a través del tejido cerebral denso, como si lo estuvieran lavando.

Los hallazgos de la investigación se han publicado este miércoles en un artículo de la revista científica Nature. "Estas neuronas son bombas en miniatura. La actividad neuronal sincronizada impulsa el flujo de fluidos y la eliminación de desechos del cerebro", explicó el primer autor del estudio, Li-Feng Jiang-Xie, investigador postdoctoral asociado en el Departamento de Patología e Inmunología. "Si podemos aprovechar este proceso, existe la posibilidad de retrasar o incluso prevenir enfermedades neurológicas, incluidas la enfermedad de Alzheimer y Parkinson, en las que el exceso de desechos, como los metabólicos y las proteínas basura, se acumulan en el cerebro y conducen a la neurodegeneración", añadió.

Las células cerebrales orquestan pensamientos, sentimientos y movimientos corporales, y forman redes dinámicas esenciales para la formación de la memoria y la resolución de problemas. Pero para realizar tareas que exigen tanta energía, necesitan combustible. Y su consumo de nutrientes genera desechos metabólicos en el proceso.

"Es fundamental que el cerebro elimine los desechos metabólicos que pueden acumularse y contribuir a enfermedades neurodegenerativas. Sabíamos que el sueño es un momento en el que el cerebro inicia un proceso de limpieza para eliminar los desechos y las toxinas que acumula durante la vigilia. Pero no sabíamos cómo sucedía eso. Estos hallazgos podrían indicarnos estrategias y terapias potenciales para acelerar la eliminación de desechos dañinos y eliminarlos antes de que puedan tener consecuencias nefastas", expresó Jonathan Kipnis, Profesor Distinguido de Patología e Inmunología Alan A. y Edith L. Wolff e investigador de BJC de la Facultad de Medicina de la Universidad de Washington.

Pero limpiar el cerebro no es una tarea sencilla. El líquido cefalorraquídeo que lo rodea ingresa y se entreteje a través de intrincadas redes celulares, recolectando desechos tóxicos a medida que viaja. Al salir del cerebro, el líquido contaminado debe atravesar una barrera antes de derramarse hacia los vasos linfáticos de la duramadre, la capa de tejido exterior que envuelve el cerebro debajo del cráneo. Pero, ¿qué impulsa el movimiento del líquido dentro, a través y fuera del cerebro?

Al estudiar los cerebros de ratones dormidos, los investigadores descubrieron que las neuronas impulsan esa limpieza disparando señales eléctricas de forma coordinada para generar ondas rítmicas en el cerebro, según explicó Jiang-Xie. Por eso los expertos concluyeron que son esas ondas las que impulsan el movimiento del líquido.

El equipo de investigación silenció regiones cerebrales específicas para que las neuronas de esas regiones no crearan ondas rítmicas. Sin estas ondas, el líquido cefalorraquídeo fresco no pudo fluir a través de las regiones silenciadas del cerebro, y los desechos atrapados no lograron salir del tejido cerebral.

"Una de las razones por las que dormimos es para limpiar el cerebro", aseguró Kipnis. "Y si podemos mejorar este proceso de limpieza, tal vez sea posible dormir menos y mantenernos saludables. No todo el mundo tiene el beneficio de dormir ocho horas cada noche y la falta de sueño tiene un impacto en la salud. Otros estudios han demostrado que los ratones genéticamente programados para dormir menos tienen cerebros sanos. ¿Será porque limpian los desechos de su cerebro de manera más eficiente? ¿Podríamos ayudar a las personas que viven con insomnio mejorando la capacidad de limpieza de su cerebro para que puedan arreglárselas durmiendo menos?", se preguntó el científico.

Los patrones de ondas cerebrales cambian a lo largo de los ciclos de sueño. Pero las ondas cerebrales más altas y con mayor amplitud mueven el líquido con más fuerza. Los investigadores ahora están interesados ​​en comprender por qué las neuronas disparan ondas con diferente ritmicidad durante el sueño y qué regiones del cerebro son más vulnerables a la acumulación de desechos.

"Creemos que el proceso de limpieza del cerebro es similar a lavar los platos. Se empieza, por ejemplo, con un movimiento amplio, lento y rítmico para limpiar los residuos solubles esparcidos por el plato. Luego se reduce el rango de movimiento y se aumenta la velocidad de estos movimientos para eliminar los restos de comida especialmente pegajosos del plato. A pesar de la variación de amplitud y ritmo de los movimientos de las manos, el objetivo general sigue siendo el mismo: eliminar diferentes tipos de residuos de los platos. Tal vez el cerebro ajuste su método de limpieza dependiendo del tipo y cantidad de desechos", remató Jiang-Xie.

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