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Cierta Ciencia

En Cierta Ciencia, de la mano de la genetista Josefina Cano nos acercamos, cada quince días, al trabajo de muchos investigadores que están poniendo todo su empeño en desenredar la madeja de esa complejidad que nos ha convertido en los únicos animales que pueden y deben manejar a la naturaleza para beneficio mutuo. Hablamos de historias de la biología.

El cerebro se lava mientras dormimos.

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Investigadores de la Universidad de Boston, liderados por la neurocientífica Laura Lewis, se trasnochan en su laboratorio hurgando en los secretos de lo que le ocurre al cerebro mientras se duerme. Los experimentos duran hasta las 3 de la mañana, y luego se van a dormir, sufriendo los efectos de la deprivación al día siguiente. Una ironía enorme ya que su idea va encaminada a resaltar los efectos positivos en la salud humana de dormir bien. “…hacemos nuestro trabajo cuando las personas duermen, sacrificando el tiempo que debíamos dedicar a ello”, dice Lewis.

Sus resultados muestran cómo nuestro cuerpo elimina los residuos del cerebro mientras dormimos, abriendo puertas para tratar y prevenir enfermedades neurodegenerativas.

Como ya lo hemos contado en este espacio, mientras dormimos nuestro cerebro pasa por varias fases, empezando con un ligero atontamiento hasta llegar a un estado muy parecido al que sucede cuando estamos inconscientes y al final la REM, cuando nos dedicamos a soñar. El trabajo de Lewis se centra en la fase no-REM, esa de casi desconexión que ocurre temprano en la noche y que se ha asociado con la retención de la memoria.

Un estudio con ratones en el año 2013 informó que mucha de la proteína beta-amieloidea (esa que se acumula en el cerebro formando las placas responsables, en parte, del alzheimer), se elimina cuando están bien dormidos.

Para Lewis siempre fue una pregunta de interés el saber cómo la proteína se eliminaba y por qué el proceso ocurría tan solo mientras se duerme. Sospechaba que el fluido cerebroespinal, ese líquido claro parecido al agua que fluye por el cerebro podría estar involucrado en el lavado. De lo que no estaba segura era si eso solo ocurría en el tiempo de dormir. De ahí que su equipo en el laboratorio diseñó un estudio que midió diferentes variables en una sola prueba.

Los participantes en el estudio que nos ocupa tenían que acostarse y dormir dentro de una máquina de MRI (entre nos, una tarea difícil dado el ruido y la incomodidad del aparato). Para obtener ciclos reales, los investigadores tuvieron que hacer las pruebas a medianoche, habiéndoles pedido a los voluntarios que se trasnocharan el día anterior, asegurando que se durmieran pronto para empezar las pruebas.

Un casco para (Electro Encefalo Grama) EEG aseguraba que se pudiera observar la corriente eléctrica fluyendo en el cerebro de los individuos. Esas corrientes le mostraron a Lewis en cuál fase del dormir estaba la persona. Mientras tanto la resonancia medía los niveles de oxígeno en los cerebros al igual que mostraba cuánto fluido cerebroespinal corría dentro y fuera del cerebro.

“Teníamos la sensación de que cada uno de esos parámetros era importante, aunque el cómo ocurrían esos cambios mientras se dormía y cómo se relacionaban entre ellos era territorio inexplorado, desconocido para nosotros”, dice ella.

Lo que descubrieron fue que durante la fase no-REM, grandes ondas de baja frecuencia del líquido cerebroespinal estaban lavando el cerebro en toda su extensión. La lectura de los EEG ayudó a mostrar cómo. Durante la fase no-REM del sueño, las neuronas comienzan a sincronizarse, encendiéndose y apagándose al mismo tiempo.

“Primero usted puede ver ese momento cuando la corriente eléctrica disminuye, las neuronas se aquietan”, dice Lewis. Como todas las neuronas han parado de momento su actividad, no necesitan mucho oxígeno. Eso quiere decir que menos sangre circula en el cerebro. Entonces es cuando el fluido cerebroespinal entra de forma rápida en el espacio que se ha abierto.

“Estos son unos resultados fantásticos”, dice Maiken Nedergaard, neurocientífica en la Universidad de Rochester quien lideró el estudio del 2013 con ratones al que ya hicimos referencia. “No creo que alguien en sus más atrevidas fantasías haya imaginado y mostrado en la realidad que la actividad eléctrica del cerebro estuviera moviendo fluidos, una enorme novedad”, anota.

Una gran contribución del artículo resultado del estudio es que ayuda a mostrar que el sistema que Nedergaard ha estado desarrollando en el estudio de los ratones también se encuentra en los humanos y que tiene una enorme importancia. “Es decir que dormir no es para usted tan solo una forma de relajarse. La verdad es que es una actividad específica con muchas funciones”.

Las neuronas no se apagan todas, al mismo tiempo, mientras estamos despiertos por lo que los niveles sanguíneos no se bajan lo suficiente para permitir que el fluido cerebroespinal, en olas substanciales, circule por el cerebro y lo limpie de los bioproductos metabólicos que se acumulan, como la beta-amieloide.

Ya lo habíamos contado. El cerebro espera a la noche para sacar la basura.

El estudio también puede tener aplicaciones clínicas en el tratamiento del alzheimer. Todos los esfuerzos hechos hoy en día se han centrado en las láminas producidas por la beta-amieloide. Pero los medicamentos que se mostraban tan promisorios al comienzo han fallado todos cuando se ha pasado a la fase de pruebas clínicas. A cambio de centrarse en tratar de actuar sobre una única molécula, lo nuevo podría ser enfocarse mejor en incrementar la cantidad de fluido cerebroespinal que lava al cerebro. Todo un nuevo camino a seguir.

Esto podría ayudar a eliminar no solo a la beta-amieloide sino otras como la tau, que también se enrolla y hace ovillos en los cerebros de pacientes de alzheimer pues daña las conexiones entre las neuronas. Encontrar una manera de limpiar todos esos desechos podrá ser más provechoso que centrarse tan solo en una única pieza del problema.

“El envejecer no tiene que ver con una sola molécula. Todo empieza a fallar”, dice Nedergaard.

Estos descubrimientos vienen con sus preguntas. Lewis no estudió lo que pasa durante otras fases del dormir, y tan solo estudió a adultos jóvenes sanos. Pero el método fue todo lo no invasivo que puede significar dormir en esas máquinas y encima con un casco lleno de electrodos. Lo que no hizo, y ahí si no hubo invasión, fue inyectar algún líquido de contraste. Eso volverá más fácil empezar a estudiar a individuos de edad avanzada, a aquellos precisamente con mayor riesgo de desarrollar enfermedades neurodegenerativas.

Más tiempo sin dormir para Lewis y su equipo, aunque los beneficios serán muchísimos.

Referencias:
Fultz N. E., et al,. Coupled electrophysiological, hemodynamic, and cerebrospinal fluid oscillations in human sleep. Science 2019

Obras de Josefina Cano:

Viaje al centro del cerebro. Historias para jóvenes de todas las edades (Amazon)

En Colombia en la Librería Panamericana y en Bogotá en la Librería Nacional

Viaje al centro del cerebro. Historias para jóvenes de todas las edades. (Planeta)


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