Por si no tuviéramos motivos suficientes para dormir al menos ocho horas, ahora hay uno más. Las neuronas todavía están activas durante el sueño. Puede que no nos demos cuenta, pero el cerebro aprovecha este período de recarga para deshacerse de la basura que se fue acumulando durante las horas de vigilia.
Dormir es algo así como un reinicio suave. Sabíamos que las ondas cerebrales lentas tenían algo que ver con el sueño reparador; Investigadores de la Facultad de Medicina de la Universidad de Washington en St. Louis ahora han descubierto por qué. Cuando estamos despiertos, nuestras neuronas necesitan energía para impulsar tareas complejas como resolver problemas y memorizar cosas. El problema es que los desechos quedan atrás después de consumir estos nutrientes. Mientras dormimos, las neuronas utilizan estas ondas rítmicas para ayudar a mover el líquido cefalorraquídeo a través del tejido cerebral, eliminando desechos metabólicos en el proceso.
En otras palabras, las neuronas necesitan sacar la basura para que no se acumule y contribuya potencialmente a enfermedades neurodegenerativas. «Las neuronas sirven como organizadoras principales de la limpieza cerebral», afirmó el equipo de investigación de WUSTL en un estudio publicado recientemente en Nature.
Triturador de basura incorporado
Los cerebros humanos (y los de otros organismos superiores) evolucionaron hasta tener miles de millones de neuronas en el tejido funcional, o parénquima, del cerebro, que está protegido por la barrera hematoencefálica.
Todo lo que hacen estas neuronas genera desechos metabólicos, a menudo en forma de fragmentos de proteínas. Otros estudios han descubierto que estos fragmentos pueden contribuir a enfermedades neurodegenerativas como el Alzheimer.
El cerebro tiene que deshacerse de su basura de alguna manera, y lo hace a través de lo que se llama sistema glifático (no, no es un error tipográfico), que transporta el líquido cefalorraquídeo que saca los desechos del parénquima a través de canales ubicados cerca de los vasos sanguíneos. Sin embargo, eso todavía dejaba preguntas: ¿qué es lo que realmente impulsa al sistema glinfático a hacer esto y cómo? El equipo de WUSTL quería averiguarlo.
Para ver qué le decía al sistema glifático que tirara la basura, los científicos realizaron experimentos en ratones, insertando sondas en sus cerebros y colocando electrodos en los espacios entre las neuronas. Luego anestesiaron a los ratones con ketamina para inducir el sueño.
Las neuronas dispararon fuertes corrientes cargadas después de que los animales se durmieron. Si bien las ondas cerebrales bajo anestesia eran en su mayoría largas y lentas, inducían ondas de corriente correspondientes en el líquido cefalorraquídeo. Luego, el líquido fluiría a través de la duramadre, la capa externa de tejido entre el cerebro y el cráneo, llevándose la basura consigo.
Solo tíralo
Los científicos querían estar seguros de que las neuronas eran realmente la fuerza que empujaba al sistema glifático a actuar. Para hacer eso, necesitaban diseñar genéticamente los cerebros de algunos ratones para casi eliminar la actividad neuronal mientras estaban dormidos (aunque no hasta el punto de muerte cerebral), dejando al resto de los ratones intactos para comparar.
En estos ratones modificados genéticamente, las ondas cerebrales largas y lentas vistas antes eran indetectables. Como resultado, el líquido ya no era obligado a sacar los desechos metabólicos del cerebro. Esto sólo podría significar que las neuronas tenían que estar activas para que funcionara el ciclo de autolimpieza del cerebro.
Además, el equipo de investigación descubrió que había fluctuaciones en las ondas cerebrales de los ratones no modificados, y se pensaba que ondas ligeramente más rápidas apuntaban a los desechos que eran más difíciles de eliminar (al menos, esto es lo que plantearon los investigadores). No es muy diferente a lavar un plato y luego tener que fregar un poco más fuerte en lugares donde hay residuos especialmente rebeldes.
Los investigadores también descubrieron por qué experimentos anteriores produjeron resultados diferentes. Debido a que la eliminación del líquido cefalorraquídeo que transporta desechos depende en gran medida de la actividad neuronal, el tipo de anestésico utilizado era importante: los anestésicos que inhiben la actividad neuronal pueden interferir con los resultados. Otros experimentos anteriores funcionaron mal debido a las lesiones causadas por métodos más antiguos e invasivos de implantación del hardware de monitoreo en los tejidos cerebrales. Esto también alteró las neuronas.
«Las metodologías experimentales que utilizamos aquí evitan en gran medida el daño agudo al parénquima cerebral, proporcionando así estrategias valiosas para futuras investigaciones sobre la dinámica neuronal y la eliminación del cerebro», dijo el equipo en el mismo estudio.
Ahora que se sabe que las neuronas ponen en movimiento el sistema glifático, se puede prestar más atención a las complejidades de ese proceso. Aprender más sobre la acumulación y limpieza de desechos metabólicos puede contribuir a nuestra comprensión de las enfermedades neurodegenerativas. Definitivamente es algo en lo que pensar antes de quedarse dormido.
Naturaleza, 2024. DOI: 10.1038/s41586-024-07108-6