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Investigación

Resuelven el misterio de las conexiones de oxigenación en el cerebro

oxigenación en el cerebro

Los científicos han sabido que las áreas del cerebro con funciones similares, incluso aquellas en diferentes hemisferios cerebrales, se conectan para compartir señales cuando el cuerpo descansa, pero no se conocía cómo ocurre esta “conectividad en estado de reposo”. Ahora, investigadores del Laboratorio de Neurofísica de la Universidad de California (UC) en San Diego, en Estados Unidos, pueden tener la respuesta.

Utilizando una forma avanzada de microscopía óptica diseñada por David Kleinfeld y Philbert Tsai, en el Departamento de Física de la UC San Diego, la estudiante de postdoctorado Celine Mateo y sus colegas analizaron pequeños cambios en el diámetro de los vasos sanguíneos cerebrales en toda la corteza de un ratón.

Sus hallazgos, publicados en la edición de este jueves de la revista ‘Neuron’, revelaron una cascada de interacciones que explica cómo los niveles de oxígeno se correlacionan a grandes distancias en el cerebro, como lo detectó la fMRI, la principal herramienta utilizada por neurocientíficos y psicólogos para estudiar la participación de diferentes áreas del cerebro en el comportamiento humano.

Los científicos consideran que sus resultados tienen un impacto inmediato en la salud humana y aplicaciones médicas, como por ejemplo el uso de métodos de imágenes de mayor resolución para estudiar las conexiones dentro del cerebro.”Un impacto de nuestros resultados es usar MRIy estudiar directamente ias fluctuaciones en el diámetro de ¡os vasos sanguíneos en el cerebro”, dice Kleinfeld, profesor en las divisiones de Ciencias Biológicas y Ciencias Físicas.

LOS VASOS SANGUINEOS AYUDAN AL EQUILIBRIO DEL INTERIOR DEL CUERPO

Durante su estudio de las interacciones cerebrales, los investigadores de la UC San Diego observaron la lenta variación en la amplitud de las señales eléctricas de alta frecuencia en el cerebro en reposo, normalmente asociada con la capacidad de atención. Esta variación lenta (periodos de diez segundos) en la amplitud de la señal eléctrica corresponde a vibraciones lentas en los músculos que rodean las arteriolas en el cerebro.

Los músculos se contraen y relajan rítmicamente, cambiando el diámetro de las arteriolas y modulando los niveles de oxígeno en el tejido cerebral vecino. Este efecto es particularmente notable cuando ocurre entre regiones del cerebro a través de los dos hemisferios corticales. Sin embargo, cuando el equipo de investigación repitió estas mediciones en ratones que carecían de conexiones anatómicas entre los hemisferios cerebrales, la sincronización disminuyó.

Mateo explica que la investigación fomenta la comprensión de cómo los vasos sanguíneos ayudan dinámicamente al cerebro a mantener su homeostasis: la tendencia del cuerpo a buscar y mantener una condición de equilibrio dentro de su entorno interno.

“Nuestro siguiente paso es preguntarnos cómo participan los vasos sanguíneos en el efecto regenerador del sueño -afirma Mateo-. Esperamos que la aplicación de nuestro arsenal de herramientas ópticas y genéticamente diseñadas avance en nuestra comprensión de este fascinante tema”.

Solo en los últimos 25 años los científicos han descubierto que los cambios en las propiedades magnéticas de la hemoglobina, una proteína de los glóbulos rojos que contiene hierro y transporta oxígeno, puede usarse como sustituto para medir la actividad cerebral. La técnica resultante, llamada BOLD fMRI, se convirtió en el medio estándar por el cual los investigadores han medido qué partes del cerebro se activan durante diferentes actividades mentales.

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