Olas de líquido bañan el cerebro dormido, tal vez para eliminar los desechos
ARRIBA: Durante el sueño, las ondas de líquido ingresan al cerebro y se pueden visualizar con una resonancia magnética funcional. En un momento anterior (izquierda), una ola de sangre (roja) es seguida (derecha) por un pulso de líquido cefalorraquídeo (azul) hacia el cuarto ventrículo. LAURA LEWIS
Mientras los humanos duermen, enormes olas del líquido cefalorraquídeo que envuelve el cerebro entran y salen rítmicamente del órgano, según un nuevo estudio publicado hoy (31 de octubre) en Science. Los autores muestran que estas dinámicas del LCR están conectadas con ondas lentas de actividad neuronal, que son características del sueño profundo, y las oscilaciones correspondientes en el volumen sanguíneo del cerebro. Junto con las indicaciones recientes de que el LCR elimina los productos de desecho del cerebro, los hallazgos arrojan luz sobre los beneficios del sueño para el sistema nervioso central.
El trabajo es emocionante porque relaciona la actividad neuronal con el flujo sanguíneo y limpia el cerebro. La mayoría de los neurocientíficos no dirían que están relacionados, dice Maiken Nedergaard, neurocientífico del Centro Médico de la Universidad de Rochester, a The Scientist. Ella no participó en el estudio, pero el trabajo de su grupo indicó que el LCR ayuda a eliminar la basura del cerebro.
Fue esta idea del LCR como un lavado de cerebro combinado con evidencia reciente que muestra que el sueño es importante para eliminar los productos de desecho metabólicos tóxicos del cerebro que llevó a Laura Lewis y sus colegas de la Universidad de Boston a investigar qué hace el LCR durante el sueño. Para el estudio actual, diseñaron un nuevo enfoque que combina electroencefalogramas (EEG) simultáneos para medir la actividad eléctrica del cerebro y la resonancia magnética funcional dependiente del nivel de oxígeno en la sangre (fMRI BOLD) para recopilar los niveles de oxígeno en la sangre y el flujo de LCR en el cerebro. /p>
El equipo registró la actividad neuronal, los niveles sanguíneos y el flujo de LCR en dos hombres y 11 mujeres mientras usaban gorras con electrodos de EEG y dormían en un escáner fMRI durante hasta dos horas y media. Los investigadores sabían por estudios previos que cuando las personas están despiertas hay algunos pulsos de LCR asociados con la respiración, la frecuencia cardíaca y otros movimientos del cuerpo, un hallazgo que también confirmaron en este estudio. Pero en sus sujetos durmientes, vieron grandes ondas de líquido cefalorraquídeo fluir hacia el cuarto ventrículo del cerebro aproximadamente cada 20 segundos. Además, la dinámica del LCR se acopló a la actividad eléctrica del cerebro. Específicamente, una onda eléctrica lenta y el correspondiente aumento en el flujo sanguíneo fue seguido unos segundos más tarde por una disminución en la oxigenación y el volumen de la sangre y luego una oleada de LCR.
Este equipo ha encontrado esta maravillosa manera de medir estos señales interrelacionadas que están fuertemente implicadas en casi todas las enfermedades cerebrales que conocemos, dice Christopher Moore, un neurocientífico de la Universidad de Brown que no participó en el estudio. Es posible que la relación entre la dinámica circulatoria, la actividad neuronal y el flujo de LCR entre en juego en los trastornos neurológicos como el accidente cerebrovascular y el Alzheimer, donde se sabe que la vasculatura desempeña un papel, explica. El potencial clínico de esto como herramienta de investigación [y] tal vez como diagnóstico es tremendo.
Sabemos que la actividad eléctrica de ondas lentas disminuye con el envejecimiento y disminuye aún más en las enfermedades neurodegenerativas, dice Lewis, y agrega que todos de los sujetos en el estudio actual son adultos jóvenes. Estamos trabajando ahora para tratar de comprender cómo estas ondas de LCR se ven afectadas a lo largo de la vida y en las poblaciones de pacientes.
En este momento, el documento establece una correlación entre la actividad neuronal , el flujo sanguíneo y los ritmos del LCR, agrega Moore, por lo que otra extensión del trabajo será usar modelos animales para manipular cada oscilación y ver qué sucede aguas abajo. Una pregunta adicional, dice, es ¿cómo afectan todas estas dinámicas vasculares y del LCR a las neuronas? Podrían ser para sacar la basura, pero tal vez sean. . . haciendo algo mucho más interesante.
NE Fultz et al., Oscilaciones acopladas electrofisiológicas, hemodinámicas y del líquido cefalorraquídeo en el sueño humano, Ciencia, doi:10.1126/science.aax5440, 2019.
Abby Olena es una periodista independiente basada en Carolina del Norte. Encuéntrala en Twitter @abbyolena.