El desgaste de las áreas vulnerables del cerebro conduce a lesiones relacionadas con el deterioro cognitivo
Las lesiones (rojo) ocurren cerca de áreas que deben estirarse más para adaptarse a los cambios de presión del líquido cefalorraquídeo circulante. Cuando las paredes del ventrículo lleno de LCR (negro) se desgastan, el LCR se filtra hacia el tejido cerebral (gris) y crea lesiones. Crédito: Stevens Institute of Technology
A medida que nuestro cerebro envejece, pequeñas lesiones comienzan a aparecer en los paquetes de materia blanca que transportan mensajes entre nuestras neuronas. Las lesiones pueden dañar esta sustancia blanca y provocar déficits cognitivos. Ahora, los investigadores del Stevens Institute of Technology y sus colegas no solo brindan una explicación de la ubicación de estas lesiones, sino también de cómo se desarrollan en primer lugar.
El trabajo, dirigido por Johannes Weickenmeier, profesor asistente de ingeniería mecánica en Stevens, destaca la importancia de ver el cerebro como algo más que un circuito neuronal que sustenta cómo se forman los pensamientos y se crean los recuerdos. También es un objeto físico que es propenso a problemas técnicos y fallas mecánicas. «El cerebro es susceptible al desgaste en áreas vulnerables», dijo Weickenmeier. «Especialmente en un cerebro que envejece, debemos observar sus propiedades biomecánicas para comprender mejor cómo las cosas pueden comenzar a salir mal».
Estas lesiones se conocen como hiperintensidades de la sustancia blanca periventricular y profunda porque se muestran como un blanco brillante Los parches en las resonancias magnéticas no se conocen bien, pero no son infrecuentes: la mayoría de las personas tienen algunos cuando llegan a los 60 años, y los cambios solo aumentan con la edad. discapacidades que van desde problemas de memoria hasta trastornos motores.
Usando resonancias magnéticas de ocho sujetos sanos, Weickenmeier trabajó con Valery Visser, ahora estudiante de doctorado en la Universidad de Zúrich, y Henry Rusinek, radiólogo de la Escuela Grossman de la NYU de Medicina, para desarrollar un modelo informático individualizado del cerebro de cada sujeto. El equipo cartografió la tensión ejercida sobre las paredes ventriculares, los revestimientos de las cámaras llenas de líquido en lo profundo del cerebro, como ondas de pulso de presión t a través del líquido cefalorraquídeo del sujeto, o LCR. Descubrieron que las hiperintensidades tienden a ocurrir cerca de áreas que deben estirarse más para adaptarse a los cambios de presión del LCR circulante porque, a medida que esas áreas se desgastan, el LCR puede filtrarse al cerebro y causar lesiones.
Johannes Weickenmeier, ingeniero mecánico del Stevens Institute of Technology, habla sobre el papel que desempeña la mecánica cerebral en el desarrollo de lesiones cerebrales. Crédito: Stevens Institute of Technology
«La pared celular que recubre los ventrículos se desgasta con el tiempo, como un globo que se infla y desinfla repetidamente», dijo Weickenmeier. «Y las tensiones no son uniformes, están definidas por la geometría del ventrículo, por lo que podemos predecir dónde ocurrirán estas fallas».
El modelo proporciona una explicación simple basada en la física para las ubicaciones de estas lesiones, y revela que las cargas mecánicas «deben ser un factor importante que contribuye a la aparición de la enfermedad», dijo Weickenmeier.
La investigación del equipo, publicada recientemente en Scientific Reports, utilizó imágenes en 2D que mostraban una sección transversal del cerebro, pero desde entonces el equipo de Weickenmeier ha ampliado su investigación a un modelo 3D completo del cerebro. A continuación, Weickenmeier espera utilizar tecnologías de resonancia magnética avanzada desarrolladas en Stevens para estudiar directamente el movimiento de la pared del ventrículo.
Johannes Weickenmeier, ingeniero mecánico del Instituto Tecnológico de Stevens, habla sobre cómo la mecánica cerebral contribuye a la enfermedad subyacente. Crédito: Stevens Institute of Technology
A largo plazo, los hallazgos del equipo podrían permitir el desarrollo de nuevos tratamientos para las lesiones. Por lo general, los tratamientos farmacéuticos luchan por cruzar la barrera hematoencefálica y llegar a las áreas afectadas, pero la nueva investigación sugiere que podría ser posible canalizar los medicamentos hacia las lesiones directamente a través de fugas en la pared ventricular. «Todavía falta mucho para eso y no lo estudiamos directamente», advirtió Weickenmeier. «Pero es una posibilidad intrigante».
Johannes Weickenmeier, ingeniero mecánico del Stevens Institute of Technology, habla sobre su investigación sobre cómo se forman las lesiones cerebrales. Crédito: Stevens Institute of Technology
La conclusión más general de la investigación del equipo, explicó Weickenmeier, es que el proceso de envejecimiento del cerebro está mediado por procesos físicos, incluida la presión de la sangre circulante y el LCR. Eso subraya la necesidad de conductas saludables, como hacer suficiente ejercicio y evitar sustancias dañinas, que pueden reducir esas tensiones en el cerebro.
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Un estudio encuentra que las lesiones cerebrales en la resonancia magnética están vinculadas a años de jugar al fútbol Más información: Valery L. Visser et al, El estiramiento máximo de las células ependimales se superpone con las ubicaciones de inicio del blanco periventricular lesiones de materia, Scientific Reports (2021). DOI: 10.1038/s41598-021-00610-1 Información de la revista: Scientific Reports
Proporcionado por Stevens Institute of Technology Cita: El desgaste en áreas vulnerables del cerebro a lesiones vinculadas al deterioro cognitivo (2021, 17 de diciembre) recuperado el 29 de agosto de 2022 de https://medicalxpress.com/news/2021-12-vulnerable-brain-areas-lesions-linked.html Este documento está sujeto a derechos de autor. Aparte de cualquier trato justo con fines de estudio o investigación privados, ninguna parte puede reproducirse sin el permiso por escrito. El contenido se proporciona únicamente con fines informativos.